“科學(xué)人生·百年”院士風(fēng)采

中科院學(xué)部成立60多年來(lái)，先后選聘產(chǎn)生了1000多名中國(guó)科學(xué)院院士。包括諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者楊振寧院士，國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲得者吳孟超院士、吳良鏞院士等。“科學(xué)強(qiáng)國(guó)”欄目將持續(xù)刊登這些院士的故事，展現(xiàn)他們的人生風(fēng)采。

追“星”人陳芳允

陳芳允是一位善于創(chuàng)新、勇于開(kāi)拓的科學(xué)家，他堅(jiān)持從中國(guó)國(guó)情出發(fā)，走有中國(guó)特色的航天測(cè)控發(fā)展之路。

從導(dǎo)航定位到防災(zāi)減災(zāi)，從農(nóng)林牧漁到交通運(yùn)輸，北斗系統(tǒng)不斷融入千行百業(yè)、應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。據(jù)中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，截至目前，全國(guó)具有北斗定位功能的終端產(chǎn)品社會(huì)總保有量超過(guò)12億臺(tái)（套），超過(guò)790萬(wàn)輛道路營(yíng)運(yùn)車輛、4.7萬(wàn)多艘船舶、4萬(wàn)多輛郵政快遞干線車輛應(yīng)用北斗系統(tǒng)，搭載國(guó)產(chǎn)北斗高精度定位芯片的共享單車投放已突破500萬(wàn)輛。

北斗不僅是中國(guó)的北斗，也是世界的北斗。據(jù)悉，北斗目前已在全球一半以上國(guó)家得到應(yīng)用，已成為面向全球用戶提供全天候、全天時(shí)、高精度定位、導(dǎo)航與授時(shí)服務(wù)的重要新型基礎(chǔ)設(shè)施。

中國(guó)北斗，閃耀蒼穹。其科學(xué)頂層設(shè)計(jì)至關(guān)重要，這離不開(kāi)“兩彈一星”元?jiǎng)住⒅袊?guó)衛(wèi)星測(cè)量與控制技術(shù)的奠基人之一陳芳允的智慧和貢獻(xiàn)。

苦練內(nèi)功，矢志報(bào)國(guó)

陳芳允1916年出生于浙江省黃巖縣，1934年進(jìn)入清華大學(xué)機(jī)械系學(xué)習(xí)。不過(guò)，因?yàn)樗麑?duì)物理尤其是新興的電子學(xué)科更感興趣，于是在幾位教授的幫助下，在大學(xué)二年級(jí)時(shí)如愿轉(zhuǎn)到了物理系學(xué)習(xí)，主攻無(wú)線電電子學(xué)。1945年，他赴英國(guó)留學(xué)進(jìn)修，在考瑟無(wú)線電廠研究室從事有關(guān)電視接收機(jī)圖像質(zhì)量改進(jìn)方面的研究，后來(lái)轉(zhuǎn)入曼徹斯特工廠雷達(dá)研究室。

“一定要好好學(xué)習(xí)。我希望你將來(lái)不要做大官，要做大事，要在社會(huì)上立自己的業(yè)績(jī)。”?父親陳立信的這句話深刻影響了陳芳允的人生之路。

留英期間，他先后在倫敦和曼徹斯特參與了彩色電視接收機(jī)線路與英國(guó)第一套海洋雷達(dá)的研制與船上試驗(yàn)工作。雖然身處優(yōu)渥環(huán)境，卻一刻不曾忘記祖國(guó)；雖成績(jī)過(guò)人，卻一刻不敢松懈半分。1948年，陳芳允學(xué)成歸國(guó)，加入中央研究院生化所，全身心地投入改變中國(guó)科學(xué)技術(shù)面貌的偉大事業(yè)，一出手便成功研制出了國(guó)內(nèi)生物電子學(xué)方面的第一套電子儀器設(shè)備。新中國(guó)成立后，陳芳允先后擔(dān)任中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)所籌備處主任、物理研究所研究室主任等職務(wù)，到1953年時(shí)，由他負(fù)責(zé)籌建的中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)所已經(jīng)初具規(guī)模。在陳芳允的帶領(lǐng)下，我國(guó)科學(xué)家1957年成功對(duì)蘇聯(lián)發(fā)射的世界第一顆人造地球衛(wèi)星進(jìn)行了無(wú)線電測(cè)量，同時(shí)他和蔡德孚等人研制出的納秒級(jí)脈沖采樣示波器在國(guó)際展覽會(huì)上展出，被評(píng)價(jià)為“具有國(guó)際領(lǐng)先水平”。

1958年5月，隨著毛澤東主席在黨的八屆二中全會(huì)上向全黨全國(guó)發(fā)出號(hào)召，發(fā)射人造地球衛(wèi)星正式列入國(guó)家科學(xué)規(guī)劃。也正是從這時(shí)起，陳芳允將更大的科研熱情投入到了空間技術(shù)領(lǐng)域。1963年，他與同事研制出原子彈爆炸測(cè)試用的多道脈沖分析器，該儀器在原子彈的爆炸試驗(yàn)中發(fā)揮了重要作用。1964年，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研制出可在飛機(jī)上使用的單脈沖體制雷達(dá)，該雷達(dá)被廣泛應(yīng)用于我國(guó)的殲擊機(jī)之中。

1965年，我國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星研制工作正式啟動(dòng)，陳芳允擔(dān)任了衛(wèi)星測(cè)量控制的總體技術(shù)負(fù)責(zé)人，承擔(dān)地面測(cè)量控制設(shè)備的研制、臺(tái)站和中心的建設(shè)、軌道計(jì)算等方面的艱巨任務(wù)。

對(duì)他而言，這是一項(xiàng)嶄新的事業(yè)。他深知衛(wèi)星觀測(cè)至關(guān)重要、責(zé)任重大。他所做的工作就好像是科研人員的眼睛和手，要通過(guò)地面設(shè)備來(lái)獲取、調(diào)整、指揮和控制在浩瀚宇宙中飛行的衛(wèi)星。

陳芳允“明知山有虎，偏向虎山行”，提出自己主抓的地面觀測(cè)系統(tǒng)要解決“跟得上，抓得住，測(cè)得準(zhǔn)，報(bào)得及時(shí)”幾個(gè)問(wèn)題。

要解決這些問(wèn)題，首先要構(gòu)建一個(gè)包括光學(xué)跟蹤系統(tǒng)、無(wú)線電跟蹤系統(tǒng)、遙測(cè)系統(tǒng)等在內(nèi)的大型衛(wèi)星地面觀測(cè)系統(tǒng)。為此，陳芳允帶領(lǐng)一批專家，經(jīng)過(guò)一系列調(diào)研和論證，歷時(shí)近一年時(shí)間，起草了一份關(guān)于“衛(wèi)星地面觀測(cè)系統(tǒng)方案及分工建議”的報(bào)告，經(jīng)中央批準(zhǔn)，中科院專門(mén)成立了衛(wèi)星地面觀測(cè)系統(tǒng)管理局。

要保證觀測(cè)數(shù)據(jù)的精確度和準(zhǔn)確度，除了需要大量的設(shè)備監(jiān)測(cè)，還需要在地面配套布局大量捕捉衛(wèi)星的測(cè)量臺(tái)站，為此從炎熱的廣西到寒冷的戈壁，從東南沿海到西部邊陲，陳芳允與其他技術(shù)人員一起天南海北實(shí)地考察，分別在新化、南寧、昆明、海南設(shè)立了4個(gè)多普勒測(cè)量站。

1970年4月24日是個(gè)值得紀(jì)念的日子，這一天，中國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”發(fā)射升空。地面觀測(cè)系統(tǒng)很快抓住目標(biāo)，進(jìn)行持續(xù)跟蹤、測(cè)量與計(jì)算，及時(shí)預(yù)報(bào)了衛(wèi)星飛經(jīng)世界各地的時(shí)刻。聽(tīng)聞喜訊，陳芳允喜極而泣。

大膽設(shè)想，奠基北斗

陳芳允是一位善于創(chuàng)新、勇于開(kāi)拓的科學(xué)家，他堅(jiān)持從中國(guó)國(guó)情出發(fā)，走有中國(guó)特色的航天測(cè)控發(fā)展之路。他說(shuō)：“我國(guó)的科學(xué)技術(shù)要趕超世界，如果只走別人的老路，一切照搬照抄外國(guó)的東西，是行不通的?！?/p>

衛(wèi)星導(dǎo)航定位在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)中具有重要應(yīng)用價(jià)值。1958年，美國(guó)啟動(dòng)了世界上第一個(gè)衛(wèi)星定位系統(tǒng)“子午儀衛(wèi)星定位系統(tǒng)”建設(shè)工程。這一信息宛如砸入水面的巨石，激起了包括陳芳允在內(nèi)的一批航天專家的極大興趣和研究熱情。

上世紀(jì)60年代，在陳芳允等多位科學(xué)家的強(qiáng)力推動(dòng)下，我國(guó)提出“燈塔計(jì)劃”，開(kāi)始了關(guān)于衛(wèi)星導(dǎo)航十余年的理論研究與潛心研制，最終因技術(shù)方案調(diào)整、經(jīng)濟(jì)財(cái)力不足等原因，未能付諸實(shí)施。雖然該計(jì)劃最終擱淺，但我國(guó)航天人從未停止對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航的探索與追尋，“燈塔”燃起的希望之光，為我國(guó)后續(xù)衛(wèi)星導(dǎo)航發(fā)展指引著方向。

衛(wèi)星導(dǎo)航研發(fā)需要巨額投入，據(jù)悉當(dāng)時(shí)美蘇在該領(lǐng)域的投入都已超過(guò)了100億美元，而我國(guó)顯然尚不具備這樣的實(shí)力。面對(duì)現(xiàn)實(shí)，陳芳允憑借我國(guó)剛剛掌握的地球同步軌道衛(wèi)星技術(shù)，提出了一個(gè)創(chuàng)造性的打破傳統(tǒng)的科學(xué)設(shè)想，即“雙星定位”。

按照空間定位原理，對(duì)地球上一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行定位，至少需要3顆衛(wèi)星；考慮到時(shí)間誤差，精確定位至少需要4顆衛(wèi)星。美國(guó)全球定位系統(tǒng)（GPS）采用的便是四星定位。而為了能夠快、好、省地建成我國(guó)的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，陳芳允突發(fā)奇思妙想，用兩顆地球同步通信衛(wèi)星，以衛(wèi)星與用戶之間的距離為半徑，形成兩個(gè)虛擬的球體，其中一個(gè)便是用戶的位置，再利用地面中心的計(jì)算，形成以地球中心至用戶距離為半徑的第三個(gè)虛擬球體，得到準(zhǔn)確的位置。為了驗(yàn)證自己的設(shè)想，陳芳允帶著自己的研究小組輾轉(zhuǎn)新疆、廣西和北京的三地衛(wèi)星測(cè)控站，利用通信衛(wèi)星空余時(shí)間做試驗(yàn)。每天的凌晨?0?點(diǎn)到?2?點(diǎn)是測(cè)試唯一能利用的時(shí)段，于是熬夜成了他們的家常便飯。直到1989年9月4日凌晨，“雙星定位系統(tǒng)”首次星地對(duì)接演示，成功收到衛(wèi)星信號(hào)，定位精度與美國(guó)第一代GPS的定位精度非常接近。

“雙星定位”方案雖然算是在當(dāng)時(shí)國(guó)力有限情況下的一個(gè)折中做法，但卻以最小的星座、最少的投入、最短的周期，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)從無(wú)到有，為后來(lái)的“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。

陳芳允一生榮譽(yù)無(wú)數(shù)，1985年獲得國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)，1999年獲得黨和國(guó)家授予的“兩彈一星”功勛獎(jiǎng)?wù)?。他所著的《無(wú)線電電子學(xué)新發(fā)展》《衛(wèi)星遙測(cè)技術(shù)》等，皆為相關(guān)領(lǐng)域的扛鼎之作，為學(xué)術(shù)界所稱頌。此外，他還是促進(jìn)我國(guó)高技術(shù)發(fā)展“863計(jì)劃”的4位倡導(dǎo)者之一。

“竭誠(chéng)為國(guó)興，努力不為私?！薄扒笮路?wù)不愛(ài)名，慚愧國(guó)人趕超心！”這是陳芳允寫(xiě)下的詩(shī)句，也是他一生的真實(shí)寫(xiě)照。

（本文由《小康》雜志、中國(guó)小康網(wǎng)記者劉彥華綜合整理）

（簡(jiǎn)介）

人物小檔案

陳芳允

（1916.4.3-2000.4.29）

浙江臺(tái)州黃巖人，無(wú)線電電子學(xué)家，中國(guó)衛(wèi)星測(cè)量、控制技術(shù)的奠基人之一，“兩彈一星功勛獎(jiǎng)?wù)隆鲍@得者，中國(guó)科學(xué)院院士，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)和國(guó)防科技大學(xué)教授。他長(zhǎng)期從事無(wú)線電電子學(xué)及電子和空間系統(tǒng)工程的科學(xué)研究和開(kāi)發(fā)工作，著有《無(wú)線電電子學(xué)的新發(fā)展》《衛(wèi)星測(cè)控手冊(cè)》等，1985年獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)，1988年獲國(guó)防科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，曾促成中國(guó)發(fā)展高技術(shù)的“863計(jì)劃”。