痛惜!又一巨星陨落

  7月28日

  中国科学院院士

  人造卫星轨道动力学

  和卫星测控专家李济生

  因病逝世 , 享年76岁

  李济生毕业于南京大学天文学系 , 1997年当选中科院院士 , 一生坚持“科学家最大的追求和贡献就是永无止境的创造” , 为我国航天测控事业做出重大贡献 。

  李济生一生都在寻找各种最佳的计算方法 , 把卫星定轨精度从2公里提高到500米、100米、1米 , 到最后的厘米级 , 为中国卫星铺设了一条最精密的轨道 。

  “我是踩着众人的肩膀一步一步上来的 , 我国航天测控事业要赢得新世纪 , 就要培养一大批年轻人 , 我愿用自己的肩膀为年轻人搭建起攀登的云梯 。 ”李济生曾这样说 。 在他的指引下 , 我国航天测控人员不断攻克关键核心技术 , 如今已实现航天器定轨精度向厘米级的跨域 。

  昨天下午 , 中国科学院官方微博@中科院之声 发布讣告 。

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  消息传来 , 网友纷纷致敬这位大国工匠:

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  他把卫星定轨精度精确到厘米

  每一颗卫星都有一条属于自己的轨道 , 每一位卫星测控专家都有一套属于自己的轨道计算方法 。 这种方法是个人的研究成果 , 更是国家的核心机密 。 李济生一生都在寻找各种最佳的计算方法 , 把卫星定轨精度从2公里提高到100米、1米 , 乃至目前的厘米级 , 为中国卫星铺设了一条最精密的轨道 。

  1970年4月24日 , 巴丹吉林沙漠深处 , 我国第一颗人造卫星“东方红一号”即将升空 。

  离发射塔架不远的平房里 , 一个小伙子正聚精会神地核对着卫星设计轨道数据 。 他叫李济生 。

  “东方红一号”发射成功了 。 庆功宴上的李济生端着一碗饺子 , 却难以下咽 。 一位老专家的问话在他耳边萦绕——“咱们的卫星虽然上天了 , 轨道也计算出来了 , 但你知道轨道精度是多少吗?”

  当时 , 限于技术和装备水平 , 只要求测控系统计算出卫星运行轨道 , 对轨道精度没有提出要求 。 李济生刚刚知道这个概念 。

  不知道定轨精度 , 就无法验证轨道计算的正确性;没有精确的轨道数据 , 就无法对卫星进行有效的控制 。 他下定决心:一定要制定出中国卫星的精密轨道计算方案!

  李济生从“东方红一号”卫星轨道数据着手 , 设想了一个个轨道鉴定方法 , 又一个个否定 。 戈壁滩上那间简陋的工房 , 灯光几乎每天都亮到深夜 。

  一天 , 新的想法闪过他的脑海:能否借用推算卫星周期误差的方法来判断轨道误差?经过反复计算和论证 , 他开发出了用卫星轨道“预报误差”来确定轨道精度的方法 。 以此测定的轨道精度约为2至5公里 , 我国卫星定轨精度首次有了数量概念 。

  1975年 , 我国成功发射首颗返回式卫星 。 测控结果显示 , 卫星近地点高度在逐渐升高 。 但理论上 , 卫星受到大气阻力影响 , 轨道高度应逐渐下降 。

  李济生一头扎进这个谜团 , 几个月后找到了答案——是卫星姿态控制的喷气管产生姿控力所致 。 由于只有0.7克作用力 , 人们在设计时忽略了它 。 但就是这轻微的作用力 , 使卫星轨道近地点每天升高300多米 。

  他没有就此罢手 , 进而开发出“按交点周期积分法”的卫星定轨方案 , 使我国的卫星定轨精度达到了1公里 。

  此时 , 我国卫星定轨精度仍远远落后于美、苏两国 。 李济生给自己定下新的目标:百米量级 。

  日月引力、大气阻力、太阳辐射压力以及地球引力等各种“摄动力” , 都会对卫星运行轨道产生影响 。 要进一步提高卫星定轨精度 , 必须在弄清和解决各种“摄动力”对卫星的影响上下功夫 。

  经过几个月刻苦攻关 , 李济生对“摄动力”有了深入认识 , 并针对各种“摄动力”对卫星轨道的影响逐一建立了动力学模型 。 1983年 , 他研究出“微分轨道改进和摄动星历表计算”定轨方案 , 使卫星定轨精度达到了200米 , 接近世界先进水平 。 随后他和同事们继续将精度提升到100米级 , 不仅满足当时国内测控任务的需要 , 也为我国航天事业发展奠定了坚实的轨道基础 。

  不过 , 当得知美国卫星定轨精度已经达到米级时 , 李济生坐不住了 。 他带领课题组研制开发新的精密定轨软件 , 一干就是四年多 。

  1991年 , 新方案在我国发射的新型卫星上获得成功 , 卫星定轨精度从百米提高到十米量级 , 如果装备先进的测轨设备 , 可以达到1米 。 中国科学院、国防科工委、航天工业总公司联合鉴定认为:该成果建立了我国卫星测控精密定轨系统 , 技术水平处于国内领先地位 , 并达到了国际先进水平 。

  这项成果也为我国“神舟”无人飞船发射试验中的轨道确定 , 以及此后我国载人航天事业奠定了重要的技术基础 。

  1995年 , 李济生写的《人造地球卫星精密轨道确定》出版 。 书中系统讲述了精密轨道确定的原理、方法和全部动力学模型 , 反映了当时该领域最新成果和发展趋势 , 是我国第一部卫星定轨理论和实践相结合的专著 。

  “我是踩着众人的肩膀一步一步上来的 , 也愿用自己的肩膀为年轻人搭建起攀登的云梯 。 ”李济生曾说 。 在他的指引下 , 我国航天测控人员不断攻克关键核心技术 , 如今已实现航天器定轨精度向厘米级的跨越 。

  2019年7月28日 , 李济生因病于北京逝世 , 享年76岁 。 这位为中国航天测控事业奉献一生的“牧星人” , 在我国航天史上留下了永不磨灭的轨迹 。

  中国痛失一名科学巨匠

  让我们一同缅怀

  致敬!


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