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中国卫星曾突发故障太空翻滚 抢救69天排险
曝光  来源:人民网 
中国卫星曾突发故障太空翻滚 抢救69天排险

  新华网西安10月20日电题:身许国者何惧难——记西安卫星测控中心测控技术部研究员李恒年。

  梅常伟、宗兆盾、张勇

  秋意渐浓时节,西北的甘肃省永昌县入夜后寒气袭人,但在很多老百姓的家中,却上演着相似的温馨一幕:家人围坐一起看着电视,享受着轻松快乐的时光……

  连接他们与世界的,是一个直径约40厘米的卫星电视信号接收天线,俗称“小锅”。与“小锅”相对应,曾经的“大锅”直径超过1米,信号却不稳定。

  许多当地人并不知道,“大锅”变“小锅”,他们的同乡、西安卫星测控中心测控技术部研究员李恒年功不可没。2010年,李恒年改进广播电视卫星的精确定点控制技术,将卫星轨道控制精度提高了一倍。那一年,李恒年被表彰为“全国优秀科技工作者”。

  李恒年常说:“工程技术领域的难题能不能解决,关键在于你愿不愿意为解决难题付出努力。”自1992年投身我国航天事业,他先后攻克了航天 器轨道与姿态控制等多项技术难题,10多次获国家和部委级以上科技进步奖,为推动我国航天测控综合能力跻身世界先进行列作出了突出贡献。

  否定之难

  如果留意中央气象台发布的天气预报,人们对“风云”气象卫星这个名字应该并不陌生。西安卫星测控中心提供的数据显示,目前正常在轨工作的“风云”卫星超过半数是在超期服役。

  “一颗卫星能否超期服役、能超期服役多久,星上燃料是重要决定因素。一旦燃料耗尽,卫星就会因失去轨道修正能力逐渐报废。”西安卫星测控中心测控技术部主任杨开忠介绍说,节省燃料的关键是实现对卫星的精确测控——这是李恒年的长项。

  1999年底,我国自行研制的自旋稳定式卫星“风云二号”发射在即。时年32岁的李恒年通读卫星姿态控制软件代码后发现,原有方案使用的数学模型和算法已落后于计算机发展水平。

  要不要改?作为一名年轻的工程师,李恒年心里吃不准。毕竟,原方案是老一辈科学家亲自审定的经典模型,并且经过多年使用检验,万一改不好可怎么收场?

  “涉及造价动辄上亿元的卫星,能改却不改,实在于心不安。”两个多月后,李恒年在反复推导验算,确定新方案更优后,向领导作了汇报。卫星研制方当然不同意临阵生变。

  经过一次又一次的沟通,李恒年终于在时任西安卫星测控中心副总工程师、中国科学院院士李济生的支持下,获得了一次与老方案同台模拟测试的机会。结果,新方案获胜。

  后来,这套全新算法在“风云二号”卫星测控任务成功运用,把卫星姿态确定精度提高了30倍,变轨控制精度提高近10倍,节省星上燃料近15公斤,为卫星增加了7年以上的能源保障,使我国自旋卫星测控水平跨入国际先进行列。

  否定权威难,否定自己又谈何容易。

  神舟五号任务中,李恒年为了提高返回舱落点预报精度,确保航天员生命安全,把已经达到工程设计要求的方案推翻,将落点预报精度牢牢锁定在1公里内。

  创新之难

  我国自行研制的北斗卫星导航系统,是继美国GPS系统和俄罗斯格洛纳斯系统之后第三个成熟的卫星导航系统。

  时间上的先后,难免会让人不由自主地联想到“借鉴”二字。李恒年和他的团队承担第二代北斗卫星导航工程相关课题研究时,“借鉴”作为一条省时省力的捷径,也确实让有的人动了心。

  “比着葫芦画瓢,回答不了卫星部署为什么这么放、能不能优化的问题,只会受制于人。”李恒年选择从基础研究做起,而不是盲目跟随国外的设计和控制理念。

  几年间,李恒年带领课题组先后承担了3项导航星座构型设计与控制相关重大专项课题,完成了北斗二号导航卫星星座部署和稳定运行方案顶层设计。

  让人没想到的是,李恒年的星座部署方案给他带来了新难题。

  2007年初,我国计划将一颗北斗卫星送入地球静止轨道。为了防止卫星之间相互影响,世界各国像在地面划分车位一样,把这条360度的圆形轨道划分成1800个正负0.1度的“轨位”。

  可实际上,世界各国目前注册的地球静止轨道卫星已超过2300颗,解决的办法就是双星或者多星共处一个“轨位”。由于卫星在轨时并非一动不动,而是受复杂空间环境的影响一直动来动去,必须凭借先进的测控技术才能实现共位。

  “当时那个位置上已经有不同国家的2颗卫星在共位了。”同外方谈判时,李恒年是中方技术代表,“他们担心中国卫星再挤进来,会发生碰撞危险和电磁干扰。”

  多轮艰苦谈判后,外方专家被李恒年制订的科学周密的技术方案说服,最终同意三星共位。

  如今,8年时间过去,这3颗卫星相安无事、正常工作。而李恒年受此启发撰写的2部学术专著,也成为我国卫星共位控制技术领域的代表性著作,在国际上发出了权威的中国声音。

  执著之难

  熟悉李恒年的人都知道,他不会轻易说一件事难。但时至今日,回想起2006年抢救卫星的过程,李恒年还是觉得相当不易。

  那年10月的一天,我国一颗在轨运行的遥感卫星突发故障,与地面联系时断时续。遥测数据显示,卫星姿态失控,在太空高速翻滚,只有被阳光照射到太阳能帆板的几秒钟才能向地面发送信号。

  事态紧急,卫星研制部门、航天测控战线的专家紧急会商,以期尽快确定卫星姿态,注入控制指令,使卫星停止翻滚。

  但在碎片化的遥测数据面前,一切现成的算法都无济于事。卫星在如何翻滚、速度多少,天线指向哪里,太阳能帆板何时何地会再被阳光照到……如果弄不清楚这些问题,就只能任由价值十多亿元的卫星解体或者报废,成为毫无用处的太空垃圾。

  一筹莫展时,李恒年和他的团队临危受命。

  建模、计算、分析……李恒年说,那段时间,他的头脑每时每刻都在高速运转,想象自己在空间中跟着卫星旋转,看太阳、看地球、感受卫星的受力。

  最让人感到沮丧和绝望的,是前一天还能跟遥测数据匹配得很好的数学模型,第二天却错乱得一塌糊涂,反反复复不知道推翻了多少次。

  “过程很痛苦,但从没想过放弃。”回想那段经历,李恒年说,“即使一件工作开始时毫无希望甚至绝望,但高涨的激情和忘我的投入可能会产生超乎想象的美妙结果。”

  69天后,美妙的结果终于到来。远望号测量船在南半球捕获卫星,根据李恒年和他的团队预测的抢救时机和控制方向,注入遥控指令,抢救成功。

  2007年、2011年,李恒年又带领团队成功抢救2颗故障卫星。

  旧难题终结,李恒年却把它当作新难题的起点。近几年,李恒年带领团队成员李勇等人攻关“数字卫星”这一世界前沿课题,从而实现对在轨运行卫星的仿真模拟和精确掌控。目前,这项研究已取得重大阶段性成果。


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