航天测控专家李恒年:新一代太空“牧星人”

航天 · 2016-11-22 19:39:55

上世纪60年代，以“两弹一星”元勋陈芳允为代表的老一辈科学家为中国航天测控事业奠基——“东方红一号”卫星的初始轨道参数、飞临祖国各地上空的准确时间，都来自于陈芳允主持建立的卫星测控网。　　世纪之交，中国科学院院士李济生接力领衔我国航天测控事业，他主持开发的精密定轨系统，首次获得准确的卫星轨道数据——没有这些数据，就无法定位卫星的飞行轨道和位置，无法对卫星进行有效控制，卫星的应用价值，也就只能停留在“东方红一号”的发展阶段。　　今天，驻陕某基地技术部研究员李恒年，再次把我国航天器轨道与姿态控制水平提升到一个新高度——在茫茫太空中高速飞行的卫星、飞船，被他用无形之手灵巧驾驭，翩然起舞。以李恒年为代表的航天测控专家，也因此被誉为新一代太空“牧星人”。

他的灵魂似火——　　为挚爱的航天事业熊熊燃烧　　1992年，25岁的李恒年研究生毕业，被分配到基地技术部。那段日子，澳星发射连续失利的阴霾尚未散去，中国航天亟待奋起。能够投身事关国家尊严的航天伟业，让李恒年感到如鱼得水，浑身都有使不完的劲儿。　　从最基础的测控数据处理，到研究提出航天测控最优估计方法；从卫星机动轨道确定，到航天器姿态控制；从多星共位控制，到星座编队稳定性设计；从神舟飞船返回落点预报，到北斗星座部署与控制……李恒年的人生轨道同航天轨道紧紧连在一起，再也没有分开。　　投身航天测控事业20多年来，他先后攻克7项航天器轨道与姿态控制技术难题，发表50余篇高质量的学术论文，出版4部专著，入选新世纪百千万人才工程国家级人选，被表彰为“全国优秀科技工作者”，从一名毛头小伙，成长为国内知名的航天动力学专家。然而，令人想象不到的是，他却从未离开过科研一线，从未谋求过一官半职，连个小组长都没当过。　　提起这些，李恒年却毫不在意。他说：“在辛苦工作中得到的收获，比那些东西更值得追求。”这话在他的同事侯重远博士听来，总觉得特别耳熟。　　2012年，李恒年用英文写就的专著《Geostationary Satellites Collocation》(《地球静止卫星共位》)一书，得到原新闻出版总署“经典中国国际出版工程”资助，被世界知名学术出版机构德国斯普林格出版社约请出版。　　在那部几经删改的英文手稿扉页上，侯博士看到了李恒年写下的一行字：“只有在无比沉重的劳动中，人才会活得更为充实。”——侯博士后来才知道，这是作家路遥躺在病床上写的《平凡的世界》创作随笔中的一句话。路遥用10年的青春和生命换来一部经典，用随笔祭奠那10年的艰苦岁月。李恒年抄下这句话，是自勉，还是自况，不得而知。　　这些年，李恒年名声在外。他获得的1项国家科技进步二等奖，6项部委级科技进步一等奖、6项二等奖，让许多科研机构和大型企业青眼有加，不少单位向他抛来“橄榄枝”，有的单位甚至承诺，只要加盟，就提供一套别墅。　　李恒年家在甘肃永昌，家境很不好，年迈的父母先后罹患重病，一直想把他们接到身边照顾，却又没有条件。朋友们劝他考虑考虑另择高枝，李恒年却丝毫不为所动，一概婉言谢绝。　　有人不理解他的选择，李恒年说，“想挣钱的话，我就不会跑来搞卫星。和老一辈航天人相比，我们赶上了航天事业大发展，能在自己热爱的事业中找到人生价值，给再多钱我也不换！”　　“人生路必曲，仍需立我志。竭诚为国兴，努力不为私。”“两弹一星”元勋陈芳允的这首言志诗，正是李恒年这样一代代太空“牧星人”的人生追求和精神写照。　　他的本事像刀——　　让一道道测控难题迎刃而解　　探索太空，源自人类千百年来的美好梦想，然而，当人类如今相继走进太空，这里却已成为大国博弈的战场。环绕赤道上空、距地面约36000公里的地球静止轨道，就是各国“斗法”的一个重要舞台。　　1945年，英国科幻作家亚瑟?克拉克最早设计了这条轨道。由于卫星在这条轨道上相对地球静止不动，因此，可以做为地球上任意两地无线电通信的中转平台。随着人类航天的发展，这条360度的圆弧显得越来越拥挤。因为，就算按照正负0.1度分划，赤道上空也只有1800个卫星“轨位”。而截至目前，世界各国在国际电信联盟(ITU)注册的静止轨道卫星已经超过了2300颗。　　这就意味着，掌握双星或多星共位控制技术，成为地球静止轨道卫星控制的新课题。　　李恒年把这一课题选定为攻关方向。他主持创立的控制理论和方法，不仅提高了静止卫星控制精度，而且延长了实施轨道控制周期；不仅设计提出了我国卫星双星共位方案，而且顺利解决了中美双星共位、中日俄三星共位控制问题。　　2007年初，我国一颗北斗卫星发射在即，日本、俄罗斯各有1颗卫星抢先占据了“北斗”预定的组网轨位。　　国家测绘局邀请李恒年等航天专家，代表中国同日本、俄罗斯两国代表团展开谈判。由于担心3颗卫星共位产生碰撞危险和电磁干扰，日、俄两国坚决不同意中国卫星挤进来。　　经过周密准备和艰苦谈判，李恒年设计提出的卫星共位控制方案，最终得到了两国专家认可。截至目前，3个国家的卫星已在同一轨位上安全运行8年多，为世界航天和平发展树立了典范。　　近年来，随着我国北斗卫星导航工程加速推进，卫星组网面临的难题日益凸显。李恒年提出了“卫星编队构型捕获控制方法”、“北斗导航星座构型维持控制”等一系列卫星编队、星座构型优化设计与控制方法，为北斗工程建设作出突出贡献。　　在多年的航天测控工程任务实践中，李恒年不仅解决了众多棘手问题，而且注重总结提炼和理论升华，先后撰写出版了《地球静止卫星轨道与共位控制技术》《航天测控最优估计方法》《卫星机动轨道确定》《Geostationary Satellites Collocation》等4部专著。　　由他领衔的宇航动力学国家重点实验室，主持和承担国家“863”“973”多项重点课题研究，取得了丰硕成果。带领团队3次参加国际轨道设计竞赛，与美国喷气推进实验室(JPL)、欧空局(ESA)等世界顶尖团队同台竞技，屡获佳绩，在国际航天界树立了中国航天的品牌和声望。　　他的血性如山——　　在一次次考验面前岿然屹立　　李恒年领衔组织的一次次卫星异常情况处置，虽不见硝烟，却惊心动魄，让人感受到太空“牧星人”的责任担当。　　2006年11月，我国一颗遥感卫星突发故障。遥测数据显示，卫星在太空中急速翻滚，星上能源完全消失，只有阳光照射到太阳能帆板时，才有几秒钟的信号反馈。　　卫星研制部门和航天测控战线的专家紧急会商。当务之急，是尽快确定卫星姿态，抓住每次几秒钟的卫星加电时间，注入控制指令，使卫星停止翻滚，转入正常运行姿态。否则，造价数十亿元的卫星，将成为毫无用处的太空垃圾。　　李恒年带领团队挺身而出。经过持续20多天的仿真分析，他们终于掌握了卫星翻滚的运动规律和太阳帆板供电的周期规律，准确预测出卫星最大供电时间段。按照他们的建议，远望号测量船在南半球上空捕获卫星，注入遥控指令。69天的太空营救，终获全胜。　　2007年2月，一颗北斗卫星发射不久，信号突然消失，随后连续17天与地面失去联系。李恒年再次受命出征，带领科技人员直面重重挑战，破解一个个难题，最终使卫星“起死回生”，为国家经济和航天事业挽回巨大损失。　　李恒年说：“科研工作者的血性，常常体现为挑战自我、否定自我、超越自我的勇气。”　　他出生在甘肃永昌县一个偏僻牧场，村镇中学连英语课都不开，直到学校合并，他到县城高中读高二，才第一次捧起英语课本，上大学期间，英语还曾“挂过科”。然而，凭着一股翻烂字典誓不休的韧劲和苦功夫，他硬是掌握了数万个航天专业英语词汇，不仅能阅读英文资料、与外国同行交流，还写出了英文专著、代表中国走上了谈判桌。　　李恒年常对青年科技人员讲，“一个科研工作者，如果没有几个问题始终占据着你的头脑，很难有多少成就。”关于卫星机动轨道确定问题研究，他用时20年，每5年一个阶段性成果，每前进一步都是一次自我否定、凤凰涅槃，直到2012年出版专著《卫星机动轨道确定》时，他仍然感到还需要进一步研究。　　近年来，李恒年主持开展了“数字卫星”课题研究。这是一项世界前沿课题，怎样用数字来描述和表现一颗卫星，为每颗在轨运行的卫星建立档案，从而实现故障诊断甚至寿命预测，跨越了数学、力学、控制工程学等多个学科，难度可想而知。针对太空碎片越来越多的严峻形势，他还提出了设计一种新型航天器的构想，这个航天器能吞噬太空碎片，还能将其转化为能量，供自己循环使用……　　对这些类似天方夜谈的幻想，李恒年看得很重。他说“过去的幻想，就是今天的希望，明天的现实！”　　他的品德若水——　　以博大的胸怀赢得团队发展　　“水善利万物而不争”，这是2000多年前的哲人智慧。在李恒年看来，“千人一杆箭、万人一颗星”的航天事业，更需要千千万万的科技工作者，像水一样利万物而不争，为事业常青打造坚强的人才梯队。　　李恒年正是这样做的。他经常四处访贤问能，看到有本事的年轻人就像遇到了宝贝，参加学术交流会议上遇到好苗子，也会动员人家加入测控大军。　　人才招入麾下之后，他针对每个人的特点，帮助确定研究方向，解决各种实际困难。　　青年科技人员姜宇，痴迷于地外小行星探测。李恒年积极推荐他到清华大学攻读博士，开展基础理论研究，自己承担起本应由姜宇负责的工作。　　博士李勇有段时间对确立的科研方向有些彷徨，李恒年勉励他“只管付出，莫问前程。就像村里的农民种地，不管丰年灾年，都会认认真真撒下每颗种子、收获每粒粮食。”　　有人笑话他，招来一帮年轻人，自己这个师傅越干越累。李恒年却坚信，只要有人才，总能转化为科研实力。火候到了，单位会受益，航天事业也会受益。　　并肩奋战了十几年，提起李恒年，青年科技专家张智斌总是由衷地敬佩，“李Sir身上总是满满的正能量，他遇事从容自信，乐观的心态常能鼓舞身边人”。　　“李Sir”这个中西合璧的称号，是李恒年所在科研团队自发叫响的，既饱含着尊重，又充满了亲切和俏皮。　　“李Sir”总是发自内心地感恩时代、感恩生活。别人看到的苦难磨砺，在他眼里都是好玩的难忘经历：　　他从甘肃中部贫困的农村牧场走来，饿着肚子考上了兰州大学。1989年大学毕业，家里再也负担不起研究生学费。听说国防科技大学不收学费，他主动放弃了心仪的清华，考取了国防科大。赶到长沙时，他身上只有一套单衣裤和几块零用钱，连买蚊帐的钱都没有，被长沙的蚊子叮了满头包。　　研究生毕业那年，基地技术部总工程师巫致中应邀到国防科技大学作报告。巫总言之凿凿：我们测控中心对门是西安交大，隔壁是兴庆公园，学术环境、自然环境都“美的很”。李恒年满怀憧憬来到西安，在兴庆公园下了公交车，扛着铺盖卷走了6站地，才来到“隔壁”的测控中心。　　在李恒年看来，没有儿时吃过的苦，他就练不出刻苦攻关的韧劲；没有巫总美丽的谎言，他就进不了航天的大门；没有当年老一辈科学家的提携帮带，他不可能在航天路上走得这么远……　　尽管整天与抽象的公式、枯燥的数据为伴，但李恒年却始终倡导“快乐工作、快乐生活”。在他看来，科研工作虽然需要清苦、刻苦，但不是一味苦撑、苦熬。他常说：“数字和程序就像朋友，有它们陪伴，疲惫和清苦都是点缀。”　　为了让团队成员“文明其精神，野蛮其体魄”，5年前，他在宇航动力学(ADL)国家重点实验室倡仪成立了“ADL自行车队”，闲暇之余，就在西安周边的秦岭七十二峪展开长途骑行、冲锋问顶。　　他勉励大家，“骑行登顶好比攀登科研高峰，无论山高路长、任重关险，都要沉着冷静、攻坚克难。一支优秀的科研团队，就要一直在路上、永远有激情、始终想冲锋。”

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