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卫星测控专家李济生院士去世
2019-07-29 光明日报

  人造卫星轨道动力学和卫星测控专家李济生,7月28日因病于北京逝世,享年76岁。

  李济生,1943年5月31日生于山东济南,1966年毕业于南京大学天文学系。历任西安卫星测控中心技术部总工程师、研究员。1997年当选为中国科学院院士。

  他为我国的航天测控事业做出了重大贡献。

  在人造卫星轨道动力学研究方面,他发现了低轨道三轴稳定卫星姿控动力对卫星轨道的摄动并建立了相应的动力学模型,提高了定轨精度;建立了我国卫星测控精密定轨系统,满足了我国各型号卫星对定轨精度的要求;在卫星测控工程方面,对卫星测控软件系统提出了“模块化自动调度”设计思想,并完成了我国第一颗地球同步通信卫星“东方红二号”测控调度软件和测控计划生成软件的设计与开发。

  他一生坚持:“科学家最大的追求和贡献就是永无止境的创造。”

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  曾于2001年5月28日、5月29日,连续两天刊登文章报道李济生院士的事迹——

《为祖国航天事业之崛起——记中科院院士、西安卫星测控中心总工程师李济生(上篇)》

  一颗颗新星/璀璨了夜空/飞升的轨迹/是先生的皱纹……

  五月一个平常的夜,古都西安一幢普通的居民楼里,记者与中科院院士、西安卫星测控中心总工程师李济生临窗对坐时,心底蓦然流出上面的句子。

  在航天这一关乎民族地位与尊严的事业中,卫星测控起着举足轻重的作用。有人比喻说,如果没有卫星测控,卫星就是一只断了线的风筝。

  从“东方红一号”人造地球卫星到“神舟二号”无人飞船,共和国航天测控事业在实现“飞向太空、返回地面、同步定点、一网多星、国际接轨”五大跨越后,技术水平已跻身世界先列。

  为了这一切,李济生和千千万万航天人一样,30年来在技术领域苦苦跋涉,谱写了一首矢志创新的奋斗之歌———

  他首次提出并实现了卫星测控应用软件的通用化、模块化、标准化,使我国卫星测控软件的设计思想发生了根本性变革;

  他建立的“三轴稳定卫星姿控动力对卫星轨道摄动的动力学模型”,解决了卫星近地点异常变化难题,填补了国内空白;

  他研制的通信卫星测控调度和实时计划生成软件,保证了当时我国以落后的计算机设备完成了过程复杂的地球同步轨道卫星测控任务;

  他主持开发的人造卫星精密定轨系统,把我国人造卫星精密定轨精度由千米级提高到米级,达到世界水平……

  让我们走近李济生。

  “中国要有自己的定轨精度”

  1970年4月24日,巴丹吉林沙漠。载着我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”的火箭喷吐着烈焰腾空而起,转瞬消失在茫茫苍穹。

  距发射架不远的平房里,南京大学毕业生李济生正聚精会神地运算着的轨道数据。

  星箭分离,卫星进入预定轨道,东方红乐曲第一次回荡在遥远的太空。

  当人们陶醉于胜利的喜悦时,27岁的李济生却端着一碗庆功饺子难以下咽。

  刚才一位老专家的问话萦绕在耳际:

  “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?”

  李济生把目光投向了茫茫夜空——早在一年前,美国的“阿波罗”飞船已经登上了月球。到60年代末,美国和苏联已将各种应用类型的上百颗卫星送上了太空,他们的卫星轨道确定精度已经达到百米级。

  不知道定轨精度,就无法验证轨道计算的正确性,就意味着无法对卫星进行有效控制,刚刚起步的中国航天事业就难以向前发展。

  一个强烈的愿望,在这个不善言辞的年轻人心里萌生:一定要开发出中国卫星的精密轨道计算方案!

  此后的一个时期,戈壁滩上那间简陋的工房里,灯光每天都亮到深夜,李济生开始了对卫星轨道确定技术的钻研——推导公式,学习软件,分析计算结果,研究确定轨道精度的方法。

  我们无法描述那数不尽的“0”与“1”对人是怎样的一种煎熬。一年攻关,在分析了大量资料,推算过无数数据,经过一次次试验后,李济生用“过近站点时刻”法,估算出我国第一颗卫星的定轨误差为1公里左右。

  中国近地卫星轨道精度误差从此有了数量概念。

  “命运要靠自己来创造”

  “计算机是不可能得到更换了,人家对我们封锁,现在只有靠你们的智慧背水一战,解决难题。”渭南塬上,卫星测控中心领导对李济生和他的同事们说。

  这是1982年冬,中国的通信卫星工程正如火如荼。

  这是怎样的一副重担啊!从发射到定点于距地球36000公里高的赤道上空,要向太空运行的卫星适时发送数千条遥控指令,其实时性、准确性和连续性要求之高,对李济生他们来说都是第一次。

  但是,如果没有自己的地球同步通信卫星,就没有在世界航天领域说话的实力,我国通信技术落后的局面也就难以得到改变。

  当时中心仅有4台晶体管计算机,其运算速度不如一台普通的286微机。对此,一位来访的外国专家断言:这样的设备绝对不行。李济生向这位专家请教一个技术问题,他傲慢地说:“对不起,我没带笔记本,没法讲。”

  “命运要靠自己来创造!”李济生主动向领导请缨:“‘硬件’不行,我们用‘软件’补。”

  接下来就是不分黑夜白昼拼杀的日子,李济生透支的身体一下子降到了90多斤。他闯进了一个荆棘丛生的禁地,他所做的一切,就是要把看似不可能的事变成可能。按另一位测控专家祁思禹的形象比喻就是,“要用100张床位安排500个人住”。

  50余万行的“0”与“1”,像一个个美妙的音符,李济生通过它,奏响了中国航天测控史上一段辉煌的乐章!

  发射前夕,时任国防部长的张爱萍将军来中心视察,听说全部测控方案已通过,高兴地握着李济生的手说:“在这样落后的机器上能完成这样大的任务,很了不起!”宋健同志观看了模拟卫星测控过程的星地大回路演练,兴奋地说,“犹如欣赏一曲美妙的交响乐!”

  1984年4月8日,我国第一颗地球同步试验通信卫星在赤道上空定点成功,中国开始用自己的通信卫星与世界对话。

  这年5月,李济生在国际空间科学年会上和那位外国专家不期而遇。他迫不及待地问李济生:“你们那个地球同步卫星测控是在什么计算机上完成的?”

  “就是你看过的那几台。”李济生自豪地回答。

  对方愕然。

  “国外有的,我们也要有”

  李济生深知,国外先进技术要不来,买不到。我国航天测控技术要抢占世界前沿,不仅要坚持自主创新,还要加快追赶的步代,实现“国外有的,我们也有”。

  1975年,我国发射成功了第一颗返回式卫星。人们发现,卫星在轨运行期间,近地点高度在逐渐增大。而从理论分析,卫星受到大气阻力的影响,轨道近地点高度应该是逐渐减小的。

  为什么会升高?李济生开始了不分昼夜的计算。

  几个月后,谜团解开了。卫星轨道出现反常现象的原因就在卫星本身,是用于卫星姿态控制的喷气管喷气产生的姿控力所致。它由于只有轻微的作用力,人们在设计时忽略了它。然而,就是这小小的力,却使卫星轨道近地点每天在升高。

  找到了症结,李济生没有就此罢手。他依此深究,研制出卫星姿态控制对卫星轨道摄动的动力学模型,填补了我国同类动力学模型的空白,使我国的卫星定轨精度跨上了新的台阶。

  1984年,李济生进修来到大洋彼岸某大学空间实验室。

  一天,他与曾在此进修的一位国内同行邂逅校园。在得知他准备选修精密定轨专业时,对方关切地劝他,这个专业三五年都学不出名堂来,还是选一个实用点的专业好。

  “再难我也要学,这是我十几年的心愿。”李济生真诚地说。

  在进修的两年里,李济生同枯燥的阿拉伯数字日夜相伴,忘记了星期天、节假日,无暇光顾异国风情,甚至连写封家信也顾不上。

  两年时间,他硬是学完了别人至少用四年时间才能掌握的知识。

  回国后,李济生主动辞去西安卫星测控中心技术部软件室副主任职务,带领攻关小组潜心开发精密定轨系统。五年的艰辛攻关,他和同事们攻克了一项项关键技术,破译了7万多条计算机语句,建立了我国卫星精密定轨系统,把定轨精度由原来的100米级提高到米级,大步赶上世界发达国家先进水平。

  1983年1月,苏联核动力侦察卫星“宇宙—1402”因运行失控,携带核燃料的卫星残骸将陨落地面,极有可能对地球造成污染。李济生参加了陨落预报小组,在没有任何外来资料的情况下,他们根据得到的断续数据定出了轨道参数,准确作出了“宇宙—1402”核动力卫星的落点预报。

  因为定轨精度提高了,我国发射的一颗颗返回式卫星按照李济生和同伴们的意愿,越来越准地返回到预定地区。

《为祖国航天事业之崛起——记中科院院士、西安卫星测控中心总工程师李济生(下篇)》

  创造世界航天领域的奇迹

  在欧美国家,通常一种类型卫星就要有一个独立的测控网,中国的国情决定了我们不可能投入太多的资金。

  1988年,西安卫星测控中心“一网管多星”工程正式启动,该工程由中国和国外某公司联合完成,李济生在项目中任中方副经理。

  用一个测控网管理多颗星,在国际上尚无先例,一旦开发成功,将成为世界航天领域的一个奇迹。

  李济生和他的同事在异国他乡拉开了新的战幕。

  两国技术人员一经碰撞,外方专家很快发现他们面对的是一群不容忽视的合作伙伴。尤其那个不善言谈、却讲着一口流利英语的“小个子李济生”更是与众不同:他善于从表面现象发现内在规律,有着超乎寻常的洞察力,并且有很强的思维和创造能力。

  “他居然把时间切成了面包那样的小片片!”外方专家忽然发现,李济生已经突破了第一个关键技术难点,创造性地提出了“卫星时”概念,即不调整硬件系统的标准时间,而用软件建立若干不同的时间系统,完美地实现了在同一台计算机上,对不同卫星按照不同的时间系统进行测控事件的调度。

  按合同规定,这个工程的第二个关键技术,也就是“多星多计算机文件管理”,应由外方承担开发,可他们为解决这一难题伤透了脑筋,久攻不下,以至影响了整个工程的进度。

  李济生接了过来。经过严密细致的分析,精益求精的推算,在短时间内就做出了“多星多计算机文件管理”的软件,解决了这个项目中最难的技术问题。

  “小个子”顿时在外方专家面前变得高大起来,他们连连赞扬李济生:“你创造了一个令人难以置信的奇迹,真是了不起。”

  从此,一种全新的航天测控模式“一网管多星”诞生了,这项世界独一无二的航天测控管理模式,以其低耗高效的独特优势名扬于世。从1990年2月我国发射实用通信卫星投入使用后,十年来一直是我国多星测控的核心软件。

  “还是用年轻人的方案好”

  1990年10月,我国将发射一颗新型返回式卫星,并首次对卫星实施变轨控制。测控中心把变轨控制方案设计交给了刚参加工作不久的青年博士黄福铭。

  这个新项目对黄福铭来说无疑是具有挑战性的。他虽理论功底厚实,但毕竟工作实践少。同时,因为这是我国第一次对低轨道卫星进行轨道控制,为了万无一失,中心主任郝岩让李济生“尽快再做一个方案”。

  经过一段时间的努力,李济生完成了方案设计和软件开发,并给出了一系列分析计算结果。可是与黄福铭的结果核对时,两人的结果却相差甚远。哪一个结果正确呢?为此,领导召集李济生、黄福铭和其他同专业技术人员进行分析、研究,发扬技术民主,经过一个多月的反复验证检查,终于发现黄福铭编制的软件中调用的一个公用模块有问题,改正后两人的计算结果完全一致。两人用完全不同的思路、不同的方案得到完全一样的结果,使大家对顺利完成我国第一次低轨卫星轨道控制任务充满信心。

  但是,在卫星试验任务中究竟用谁的方案?领导拍板时为难了。这时,李济生首先站了出来:“还是用黄福铭的吧,他设计的方案有新创意,应该给他机会,给他支持。”

  这颗新型返回式卫星测控,按照黄福铭设计的变轨控制方案实施,获得了圆满成功。

  给年轻人创造机会,让他们在实际工作中尽快成长起来。李济生始终铭记着一句名言:科学家最大的悲哀是后继无人。为了祖国航天事业的未来,他一直把培养年轻人才作为自己义不容辞的责任。

  张荣之1989年研究生毕业后一直跟李济生从事精密定轨研究,经过几年的磨练,已成为技术带头人。在使用星载全球定位系统测量数据定轨方面,他创造性地提出了远距离全球定位系统差分方法,使我国卫星定轨技术水平上了一个新台阶,如今他承担着载人航天任务中高精密定轨的专项任务。

  青年工程师王家松从给李济生当助手的第一天起,李济生就把自己多年积累的资料毫无保留地交给他,让他在选定科研项目和攻关课题时参考查询。在不到两年的时间里,王家松大胆运用解析法理论,对过去的轨道计算程序进行验证和重新设计,提高了解析法轨道计算的精度。

  近年来,李济生还亲自培养了2名在职研究生,推荐3名青年同志到国内知名大学攻读硕士和博士,其中有的已学成回来在科研中挑起了大梁。

  “他只是忙得顾不上”

  在采访期间,记者听说了不少关于李济生的生活故事:

  1971年4月,爱人于素珍和岳母带着刚满月的大女儿,从济南回重庆,途经渭南。刚从“实践一号”任务中脱身的李济生,一身疲惫赶到渭南站,到了招待所累得倒头便睡,差点把接站的事也忘了。

  大学毕业的于素珍在单位也是技术骨干,为了一家人能有个照应,她几次在重庆帮李济生联系好了工作。可李济生舍不得自己的事业,一直没有调走。

  大女儿出生时,做的是剖腹手术。手术前,是于素珍的姐姐签的字。

  二女儿出生前,于素珍挺着大肚子一路颠簸来到秦岭山下。她想,有丈夫在,总要好一些吧!临生的前一天晚上,于素珍在家折腾了一夜,早上跑到医院时,羊水都破了。值班医生打电话找到正准备科学试验卫星的李济生。他急火火地拿来了住院备用品,听说还要有两三个小时才能生产后,又乘车返回了机房。

  ……

  问起这些,于素珍泪盈眼眶。她说,李济生不是不爱这个家,他实在忙得顾不上!

  小女儿出生40天,于素珍的产假就到期了。她实在没有精力一人带两个孩子,只好把刚40天的小女儿留给李济生抚养。当时正是李济生和同事们进行返回式卫星轨道计算最紧张的时期。白天,他让岳母照看,晚上就由自己照顾,给孩子喂完一次奶,再洗完尿布后,他就趴在床边的桌子上,推导轨道数据公式……

  李济生一件衬衣一双袜子都要用好长好长时间,于素珍为此老说他抠门。在国外进修时,他从没有玩过,吃得也十分简单。可是,当于素珍前去探亲时,他用省下的钱专门租了一套一室一厅外面有游泳池的房子,陪她住了一个多月。

  于素珍的母亲有四个女儿,却一直跟着于素珍一起生活。老太太爱吃甜食,李济生每次出差,都要给老太太带几斤北京桃酥。老太太特别喜欢剪刀,李济生去日本时专门给老太太带了一把东洋剪刀,老太太一直保存了十余年。

  于素珍拿出一个个用粗铁丝制作得十分精巧的晾衣架,这是她调来不久李济生亲手做的。她告诉记者,有空的时候,李济生特会做一些小东西,家里的沙发套、镜框都是他做的。

  于素珍指着书柜里一套套崭新的图书告诉记者,李济生十分喜欢历史小说,他买了不少,准备将来闲下来的时候看。

  这就是真实的李济生,一个为中国航天测控做出了重大贡献的轨道专家李济生。

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