新一代太空牧星人

明華穎

他被贊為牧星人，是一位能和天上衛(wèi)星“對話”，更能讓衛(wèi)星“聽話”的人。他從事的工作，就是通過運籌計算，有效實現(xiàn)對航天器的精準(zhǔn)軌道控制。他曾專注一個課題20年，最終把我國航天器的機動軌道確定能力提高到世界先進水平；他系統(tǒng)建立了同步衛(wèi)星共軌控制的理論方法和技術(shù)，并成功運用于我國和其他國家的多顆衛(wèi)星共軌控制；他發(fā)展了李濟生院士確立的衛(wèi)星軌道確定理論，提出了衛(wèi)星機動軌道確定理論，并成功運用于我國多顆機動軌道衛(wèi)星。他就是宇航動力學(xué)國家重點實驗室主任、我國知名航天測控專家李恒年研究員。

“編外人員”的逆襲

李恒年出生并成長于甘肅永昌一個并不富裕的村子里，貧乏的物質(zhì)條件并沒有消磨掉他強烈的學(xué)習(xí)意志和內(nèi)心深處對未來的追求。1985年夏天，他成功考入蘭州大學(xué)，成為數(shù)學(xué)系的一名學(xué)子，邁出了他人生中的關(guān)鍵一步。

1992年，25歲的李恒年研究生畢業(yè)后被分配到西安衛(wèi)星測控中心。人事部門看到他的簡歷：本科，蘭州大學(xué)數(shù)學(xué)系；研究生，國防科技大學(xué)計算機系。懂?dāng)?shù)學(xué)、會編程，正好當(dāng)時中心發(fā)展BP 機尋呼業(yè)務(wù)，李恒年就被分配到了尋呼臺。彼時，尋呼臺用戶暴增、業(yè)務(wù)紅火，他編寫的程序運行穩(wěn)定、單位效益月月見漲。

后來李恒年才從同事口中知曉，別人設(shè)計的軟件服務(wù)對象是衛(wèi)星，自己編寫的程序服務(wù)對象卻是BP機。尋呼臺待遇好、掙錢多，可這都不是李恒年的目標(biāo)。于是，他經(jīng)常到測控技術(shù)部旁聽同事們討論測控難題。

靠著自己扎實的專業(yè)基礎(chǔ)和執(zhí)著的科研精神，李恒年迎來了職業(yè)生涯的重大轉(zhuǎn)折。1993年年底，李恒年還在尋呼臺工作。當(dāng)時正趕上中心即將執(zhí)行一顆返回式衛(wèi)星的測控回收任務(wù)。任務(wù)聯(lián)調(diào)時，地面測控站頻繁出現(xiàn)數(shù)據(jù)中斷、跳變、丟失等現(xiàn)象，令許多技術(shù)人員一籌莫展。通過旁聽大家討論和翻閱技術(shù)資料，李恒年敏銳地意識到，這是數(shù)據(jù)處理算法有問題。

作為一名“編外人員”，李恒年利用休息時間編制了一套全新的算法程序和技術(shù)方案，時任測控技術(shù)部總工程師李濟生肯定了他的新方案。新方案投入使用，使測控站數(shù)據(jù)中斷等問題迎刃而解，年輕的李恒年在測控中心嶄露頭角，他也被調(diào)到了夢寐以求的測控技術(shù)部軟件室。

從最基礎(chǔ)的測控數(shù)據(jù)處理，到研究提出航天測控最優(yōu)估計方法；從衛(wèi)星機動軌道確定，到航天器姿態(tài)控制；從多星共位控制，到衛(wèi)星編隊穩(wěn)定性設(shè)計；從神舟飛船返回落點預(yù)報，到北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署……李恒年的人生軌道從此同航天軌道緊緊連在一起，再也沒有分開。

太空大營救

2006年10月，我國一顆遙感衛(wèi)星突發(fā)故障。遙測數(shù)據(jù)顯示，衛(wèi)星在太空中急速翻滾，星上能源完全消失，只有陽光照射到太陽能帆板時，才會有幾秒的信號反饋。

衛(wèi)星研制部門和航天測控戰(zhàn)線的專家緊急會商：當(dāng)務(wù)之急，是盡快確定衛(wèi)星姿態(tài)，抓住每次幾秒的衛(wèi)星加電時間，注入控制指令，使衛(wèi)星停止翻滾，轉(zhuǎn)入正常運行姿態(tài)。否則，價值10多億元的衛(wèi)星，將成為毫無用處的太空垃圾。

當(dāng)時，我國航天測控網(wǎng)的覆蓋率還不高，確定衛(wèi)星運動狀態(tài)、捕捉衛(wèi)星搶救時機的難度非常大。李恒年帶領(lǐng)團隊挺身而出，經(jīng)過持續(xù)20多天的仿真分析，終于掌握了衛(wèi)星翻滾的運動規(guī)律和太陽能帆板供電的周期規(guī)律，準(zhǔn)確預(yù)測出衛(wèi)星的最大供電時間段。按照他們的建議，遠(yuǎn)望號測量船在南半球上空捕獲衛(wèi)星，注入遙控指令，69天的太空營救終獲全勝。

2007年2月，一顆北斗衛(wèi)星發(fā)射后信號消失，隨后連續(xù)1 7天與地面失去聯(lián)系。李恒年再次受命出征，最終使衛(wèi)星“起死回生”，為國家經(jīng)濟和航天事業(yè)挽回巨大損失。2011年8月，我國首顆海洋動力環(huán)境衛(wèi)星在太空運行中突然出現(xiàn)姿態(tài)異常，太陽能帆板無法對日定向，星上能源告急。李恒年率領(lǐng)團隊沖向測控任務(wù)現(xiàn)場，建立衛(wèi)星姿態(tài)動力學(xué)模型，提出了衛(wèi)星減旋的控制方案，為成功搶救衛(wèi)星贏得了先機。

三方談判，北斗艱難躋身

2020年7月3 1日，北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開通?；叵胧畮啄昵埃詈隳暌廊挥浀谜勁凶郎系哪菆鲚^量。

2007年年初，我國一顆北斗衛(wèi)星發(fā)射在即。然而，在北斗預(yù)定的組網(wǎng)位置上，已有分屬不同國家的兩顆衛(wèi)星在軌運行。能否與外方順利實現(xiàn)“多星共位”，對爭取我國空間利益具有重要意義。通過談判讓外方認(rèn)可中國的技術(shù)，實現(xiàn)三星共位是解決問題的唯一途徑。作為測控專家，李恒年當(dāng)時一方面要做好技術(shù)準(zhǔn)備，另一方面還要思考談判策略，挑戰(zhàn)和壓力很大。

談判進行得異常艱難，外方專家對我國的共位技術(shù)提出種種質(zhì)疑。談判桌上，李恒年圍繞外方專家提出的各種問題，一個個尋求對策，提出共位需求和擬采取的技術(shù)措施。三輪談判后，三方利益最大化的選優(yōu)方案得到外方專家一致認(rèn)可，最終達到了共位目的，并現(xiàn)場簽署了合作備忘協(xié)議。

從1萬米到374米

“神舟”飛天，舉國關(guān)注、舉世矚目。然而，很少有人知道，正是精確的航天測控為“神舟”返航鋪就坦途。

作為西安衛(wèi)星測控中心神舟飛船返回控制及落點預(yù)報技術(shù)負(fù)責(zé)人，李恒年自1997年起便著手開展相關(guān)方案編寫和軟件開發(fā)工作。為解決返回制動時飛船質(zhì)量影響落點精度的難題，他推算出飛船剩余燃料量計算公式，完善了瞬時風(fēng)力修正計算落點的軟件，研究提出飛船返回艙軌道控制技術(shù)，使返回艙落點預(yù)報精度大幅度提高。

在神舟五號任務(wù)中，為了確保航天員生命安全，他以近乎苛刻的要求開展每項工作，通過對歷史試驗數(shù)據(jù)的全面分析和上百次仿真計算，提出了“折算氣象風(fēng)漂移運動修正船下點預(yù)報方案”，最終把落點預(yù)報牢牢鎖定在1000米以內(nèi)。

在神舟七號任務(wù)中，他帶領(lǐng)團隊做了大量的建模與仿真分析，開發(fā)了飛船姿態(tài)新型計算軟件，并進行了高空氣象風(fēng)對返回艙控制與落點預(yù)報精度的影響研究。最終，返回艙落點預(yù)報結(jié)果與實測只差了374米。

李恒年出生貧苦農(nóng)家，念研究生時連蚊帳都買不起，但是當(dāng)他聲名在外后，面對有的單位“只要加盟，立馬提供一套別墅”的承諾，卻婉言謝絕。20余年來，李恒年專注衛(wèi)星軌道研究，曾多次榮立一等功、二等功，當(dāng)選為“全國優(yōu)秀科技工作者”，全軍“控制科學(xué)與工程”專業(yè)“科技領(lǐng)軍人才”培養(yǎng)對象等，成為祖國航天測控事業(yè)的新一代牧星人。

本文內(nèi)容來自蘭州大學(xué)網(wǎng)，部分內(nèi)容綜合自人民網(wǎng)、國務(wù)院新聞辦公室、西部網(wǎng)等