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创新之难
我国自行研制的北斗卫星导航系统,是继美国GPS系统和俄罗斯格洛纳斯系统之后第三个成熟的卫星导航系统。
时间上的先后,难免会让人不由自主地联想到“借鉴”二字。李恒年和他的团队承担第二代北斗卫星导航工程相关课题研究时,“借鉴”作为一条省时省力的捷径,也确实让有的人动了心。
“比着葫芦画瓢,回答不了卫星部署为什么这么放、能不能优化的问题,只会受制于人。”李恒年选择从基础研究做起,而不是盲目跟随国外的设计和控制理念。
几年间,李恒年带领课题组先后承担了3项导航星座构型设计与控制相关重大专项课题,完成了北斗二号导航卫星星座部署和稳定运行方案顶层设计。
让人没想到的是,李恒年的星座部署方案给他带来了新难题。
2007年初,我国计划将一颗北斗卫星送入地球静止轨道。为了防止卫星之间相互影响,世界各国像在地面划分车位一样,把这条360度的圆形轨道划分成1800个正负0.1度的“轨位”。
可实际上,世界各国目前注册的地球静止轨道卫星已超过2300颗,解决的办法就是双星或者多星共处一个“轨位”。由于卫星在轨时并非一动不动,而是受复杂空间环境的影响一直动来动去,必须凭借先进的测控技术才能实现共位。
“当时那个位置上已经有不同国家的2颗卫星在共位了。”同外方谈判时,李恒年是中方技术代表,“他们担心中国卫星再挤进来,会发生碰撞危险和电磁干扰。”
多轮艰苦谈判后,外方专家被李恒年制订的科学周密的技术方案说服,最终同意三星共位。
如今,8年时间过去,这3颗卫星相安无事、正常工作。而李恒年受此启发撰写的2部学术专著,也成为我国卫星共位控制技术领域的代表性著作,在国际上发出了权威的中国声音。
执著之难
熟悉李恒年的人都知道,他不会轻易说一件事难。但时至今日,回想起2006年抢救卫星的过程,李恒年还是觉得相当不易。
那年10月的一天,我国一颗在轨运行的遥感卫星突发故障,与地面联系时断时续。遥测数据显示,卫星姿态失控,在太空高速翻滚,只有被阳光照射到太阳能帆板的几秒钟才能向地面发送信号。
事态紧急,卫星研制部门、航天测控战线的专家紧急会商,以期尽快确定卫星姿态,注入控制指令,使卫星停止翻滚。
但在碎片化的遥测数据面前,一切现成的算法都无济于事。卫星在如何翻滚、速度多少,天线指向哪里,太阳能帆板何时何地会再被阳光照到……如果弄不清楚这些问题,就只能任由价值十多亿元的卫星解体或者报废,成为毫无用处的太空垃圾。
一筹莫展时,李恒年和他的团队临危受命。
建模、计算、分析……李恒年说,那段时间,他的头脑每时每刻都在高速运转,想象自己在空间中跟着卫星旋转,看太阳、看地球、感受卫星的受力。
最让人感到沮丧和绝望的,是前一天还能跟遥测数据匹配得很好的数学模型,第二天却错乱得一塌糊涂,反反复复不知道推翻了多少次。
“过程很痛苦,但从没想过放弃。”回想那段经历,李恒年说,“即使一件工作开始时毫无希望甚至绝望,但高涨的激情和忘我的投入可能会产生超乎想象的美妙结果。”
69天后,美妙的结果终于到来。远望号测量船在南半球捕获卫星,根据李恒年和他的团队预测的抢救时机和控制方向,注入遥控指令,抢救成功。
2007年、2011年,李恒年又带领团队成功抢救2颗故障卫星。
旧难题终结,李恒年却把它当作新难题的起点。近几年,李恒年带领团队成员李勇等人攻关“数字卫星”这一世界前沿课题,从而实现对在轨运行卫星的仿真模拟和精确掌控。目前,这项研究已取得重大阶段性成果。(梅常伟、宗兆盾、张勇)
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