李恒年近照。李 浩攝
“牧星人”勇闖九天 ——記西安衛(wèi)星測控中心測控技術(shù)部研究員李恒年
剛剛過去的9月份，對于中國航天來說，可謂收獲豐碩——
這個月，中國共發(fā)射5枚火箭、27顆衛(wèi)星，發(fā)射密度空前。
仰望浩瀚太空，如今已有百余顆類型不同、功能各異的“中國星”在遨游……
“日月之行，若出其中。星漢燦爛，若出其里。”“九天之際，安放安屬?”
上世紀(jì)60年代，以“兩彈一星”元勛陳芳允為代表的老一輩科學(xué)家建立了我國最早的衛(wèi)星測控網(wǎng)。世紀(jì)之交，中國科學(xué)院院士李濟生主持開發(fā)的衛(wèi)星精密定軌系統(tǒng)，把中國航天測控事業(yè)推向了一個新的高度。
今天，西安衛(wèi)星測控中心測控技術(shù)部研究員李恒年接過中國航天測控事業(yè)的接力棒，先后攻克了多項航天器軌道與姿態(tài)控制技術(shù)難題，推動我國航天器軌道確定與姿態(tài)控制能力邁上新臺階。
牽星牧舟勇闖九天，讓我們一起見證這位“牧星人”的豪邁與精彩。
“只有超前準(zhǔn)備，才能占有一席之地”
那次失敗，過去十幾年了，李恒年始終念念不忘。
2001年，在德國國際空間中心組織的航天工程專業(yè)進修大會上，李恒年與各國航天精英同臺競技，角逐一項名為《空間防御機器人衛(wèi)星測控技術(shù)》的課題。
和絕大多數(shù)人一樣，李恒年在已有技術(shù)框架內(nèi)精心設(shè)計了方案。唯獨一名外國小伙另辟蹊徑，提出用母衛(wèi)星和子衛(wèi)星的閉環(huán)控制完成測控。最初，專家們都覺得這個方案根本不可能實現(xiàn)。但經(jīng)過一番論證之后，課題最終被這個小伙奪走了。
這次失敗給李恒年帶來了強烈的沖擊。他事后總結(jié)：“觀念是思想的光芒，科學(xué)研究思想觀念要超前，你的思維意識超前多少，創(chuàng)造、分析、歸納、提出和解決問題的能力怎么樣，這是關(guān)鍵。最前沿的東西是模糊的，它是一種智慧的觸角，怕的是你想不到。”
從此，李恒年的目光始終盯著最前沿。
隨著世界各國地球同步軌道航天器發(fā)射數(shù)量日益增多，雙星乃至多星共位控制技術(shù)成為世界航天大國競逐的技術(shù)前沿。要成功把雙星或多星定點在同一位置上，只有擁有先進的航天器精確控制能力才能實現(xiàn)，差之毫厘衛(wèi)星就有可能發(fā)生碰撞乃至爆炸。
為盡快搶占這一技術(shù)制高點，李恒年主動領(lǐng)銜“多星共位控制技術(shù)”和“雙星共位地面控制實施方案及預(yù)警分析”兩項重大課題研究，成功解決了雙星非同步控制的安全隔離和互不干擾問題。2004年，我國成功實現(xiàn)雙星共位運行，躋身具有衛(wèi)星共位控制能力國家行列。
如今，李恒年又把目光投向“數(shù)字衛(wèi)星”這一世界前沿課題。他和團隊的夢想就是用數(shù)字化的方式描述和表現(xiàn)一顆衛(wèi)星的所有零部件，在計算機里為每顆在軌衛(wèi)星建立檔案。
這一課題跨越了數(shù)學(xué)、力學(xué)、控制工程學(xué)等多個學(xué)科，難度可想而知。攻關(guān)過程中，全力以赴的同事們記住了李恒年的一句話：“只有超前準(zhǔn)備，才能在競爭中占有一席之地。”
“做科研的人，一定要敢為天下先”
誰能想到，李恒年第一個創(chuàng)新成果竟是旁聽聽來的。
李恒年剛畢業(yè)那年，被分到中心的BP機尋呼臺工作。這位數(shù)學(xué)專業(yè)研究生，感到渾身有勁無處使，便常常跑到測控技術(shù)部旁聽同事討論。一次任務(wù)聯(lián)調(diào)，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。
在一邊聽出一點名堂的李恒年跑回去查資料。通過反復(fù)對比技術(shù)資料，他敏銳地意識到：這是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理算法與計算機性能不匹配導(dǎo)致。他連續(xù)5天泡在資料室，撰寫出一套新方案。
當(dāng)他拿著方案向時任測控技術(shù)部軟件室主任陳長貴匯報時，陳長貴被他的勇氣和執(zhí)著感動，專門邀請有關(guān)專家對李恒年的成果進行評審。時任測控技術(shù)部總工程師的李濟生一錘定音：“這套方案做得不錯，我看可以讓他試一試!”新方案投入使用，測控站數(shù)據(jù)中斷等問題迎刃而解。
一晃20多年過去了，李恒年那股闖勁兒至今未變。
那年，我國自行研制的自旋穩(wěn)定地球靜止軌道衛(wèi)星“風(fēng)云二號”即將發(fā)射。李恒年獨自承擔(dān)了定姿軟件編寫任務(wù)。他反復(fù)分析程序代碼，發(fā)現(xiàn)原有方案雖然能夠滿足需要，但使用的算法一直沿襲上世紀(jì)70年代相關(guān)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。
“要不要改?能不能改?”他跑去咨詢了很多專家，大家都說這是老一輩科學(xué)家親自審定的經(jīng)典模型，不要輕易改動!是遵從權(quán)威、沿襲慣例，還是打破成規(guī)、大膽創(chuàng)新?
“做科研的人，一定要敢為天下先。”李恒年決定全力以赴演算求證新方案。
最終，這套控制技術(shù)成功應(yīng)用于隨后的多次任務(wù)，使衛(wèi)星姿態(tài)確定精度提高了30倍，變軌控制精度提高近10倍，節(jié)省星上燃料近15公斤。從此，我國自旋衛(wèi)星測控水平跨入國際先進行列。
“把自己逼至絕境的次數(shù)多了，就更自信了”
這是一次歷時69天的太空大營救，李恒年不負眾望，一戰(zhàn)成名。
2006年11月，我國在軌運行的一顆衛(wèi)星姿態(tài)失控，供電異常，與地面聯(lián)系時斷時續(xù)，情況危急。
造價數(shù)十億元的衛(wèi)星將成為毫無用處的太空垃圾。
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)，抓住每次幾秒鐘的衛(wèi)星加電時間，注入控制指令。否則，
幾天過去了，搶救工作毫無進展。領(lǐng)導(dǎo)把目光投向李恒年。
“沒問題!”李恒年挺身而出，也把自己逼到了絕境。當(dāng)時，我國航天測控網(wǎng)的覆蓋率還不高，確定衛(wèi)星狀態(tài)、捕捉衛(wèi)星搶救時機的難度非常大。面對時斷時續(xù)的遙測數(shù)據(jù)，一切現(xiàn)成的算法都無濟于事。
衛(wèi)星狀態(tài)越來越糟，誰也不知道衛(wèi)星在空間怎么運動。李恒年帶領(lǐng)團隊晝夜不停，建模、計算、分析，再建模、再計算、再分析……
“成功了!”在一個深夜，他帶領(lǐng)團隊終于掌握了衛(wèi)星翻滾的規(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)星最大供電時段。按照他的建議，遠望號測量船在南半球上空捕獲衛(wèi)星，注入遙控指令……歷時69天的太空營救終獲全勝!
李恒年有句流傳甚廣的話：“天上的事，那都是天大的事兒。”他也特別愿意挑戰(zhàn)這些“天大的事兒”——
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。李恒年率領(lǐng)團隊沖向測控任務(wù)現(xiàn)場，爭分奪秒建立衛(wèi)星姿態(tài)動力學(xué)模型，提出了衛(wèi)星減旋和控制方案，為成功搶救衛(wèi)星贏得先機。
一次次衛(wèi)星搶救，讓人們記住了那張自信的面孔。有記者問李恒年為什么這么自信，他說：“把自己逼至絕境的次數(shù)多了，就更自信了。”
“天梯無捷徑，基礎(chǔ)性工作是最值錢的工作”
這是一條勇闖九天的閃亮軌跡——
系統(tǒng)建立同步衛(wèi)星共軌控制的理論方法和技術(shù)，成功運用于我國和其他國家多顆衛(wèi)星共軌控制;
發(fā)展地球衛(wèi)星軌道確定理論，提出針對機動衛(wèi)星的軌道確定理論技術(shù)，成功運用于我國多顆機動軌道衛(wèi)星;
研究提出飛船返回艙軌道控制技術(shù)，使返回艙落點預(yù)報精度自“神舟五號”任務(wù)以來，始終穩(wěn)定在1公里以內(nèi);
……
當(dāng)人們?yōu)槔詈隳甑囊粋€個創(chuàng)新成果驚嘆，并探究背后的奧秘時，他給出的答案異常簡單：腳踏實地，走實每一步!
2004年，我國北斗二號衛(wèi)星導(dǎo)航工程啟動，需要解決衛(wèi)星該放在什么位置、怎樣部署、怎樣控制星座等諸多難題。李恒年帶領(lǐng)課題組從基礎(chǔ)研究入手，先后承擔(dān)了3項導(dǎo)航星座構(gòu)型設(shè)計與控制等重大專項課題，為北斗導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)提供了重要技術(shù)保障。
2011年12月27日，我國對外宣布，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式提供試運行服務(wù)，北斗星座長期維持的代價遠遠小于美國GPS星座。那一刻，李恒年無比自豪，能為航天測控科研做點基礎(chǔ)性的工作，不論吃多少苦受多少累都值得!
為了讓年輕人站在更高的起點上，李恒年帶領(lǐng)張智斌、楊科化、張定波、侯黎強等團隊成員將有關(guān)數(shù)學(xué)計算、地球運動、時間和坐標(biāo)系統(tǒng)、軌道和姿態(tài)動力學(xué)、優(yōu)化和估計等方法寫成20多萬行代碼，形成了較為完備的軌道控制算法庫。如此規(guī)模的基礎(chǔ)積累，在國內(nèi)外同類技術(shù)實驗室都屬罕見。
如今，這已成為李恒年最欣慰的一幕場景：一批批剛剛畢業(yè)的年輕人，來到這里即可站在20多萬行代碼搭起的基礎(chǔ)平臺上進行科研攻關(guān)。(記者 鄒維榮 特約記者 宗兆盾 通訊員 高盛)
