鋪就中國軌道

朱澤藍

1970年4月24日，我國第一顆人造地球衛星東方紅一號發射成功。當人們陶醉于勝利的喜悅之時，27歲的李濟生異乎尋常的冷靜。慶功大會上，他端著當時測控部為每一名科技人員準備的餃子，但感覺難以下咽，一位老專家的問話縈繞耳際：“咱們的衛星雖然上天了，軌道也計算出來了，但你知道軌道精度是多少嗎？”

當時，限于技術和裝備水平，只是要求測控系統計算出衛星運行軌道，對軌道精度沒有提出要求。

李濟生把目光投向了茫茫太空。早在一年前，美國的“阿波羅”飛船已經登上了月球。60年代末，發達國家已將各種應用類型的上百顆衛星送上了太空。人家的衛星軌道確定精度已經達到百米級，也就是說，地面計算的理論軌道與衛星在空間運行的實際軌道之間的誤差，不超過100米。而剛剛起步的中國航天測控，此時連“定軌精度”的概念都沒有。

仰望太空，李濟生心情沉重，不知道定軌精度，就無法驗證軌道計算的正確性；沒有精確的軌道數據，就無法對衛星進行有效的控制。如果不能建立一套精確計算衛星在太空運行軌道的方案，剛剛起步的中國航天事業就難以向前發展。

一個強烈的愿望，在李濟生心里萌生：一定要制定出中國衛星的精密軌道計算方案！

從零起步，李濟生踏上了追求中國衛星軌道精度的漫漫之路。國內沒有精密定軌的先例可循，李濟生只能摸著石頭過河。

他從東方紅一號衛星軌道數據著手，設想了一個個軌道鑒定方法，又一個個地自我否定。那些時日，戈壁灘上那間簡陋的工房里，燈光幾乎每天都亮到深夜，推導公式、編制軟件、分析計算結果，李濟生苦苦尋找確定軌道精度的方法。

一年攻關，李濟生在“0”和“1”的海洋中求索，我們無法描繪出那是怎樣的一種煎熬。一天，一個新的想法閃過他的腦海：能不能借用推算衛星周期誤差的方法，來判斷軌道誤差呢？經過反復計算和論證，他開發出了用衛星軌道“預報誤差”的方法來確定軌道的精度。用這種方法測定的軌道精度大約為2～5公里，我國衛星定軌的精度首次有了數量概念。

此后的幾年里，李濟生忘我地搜尋國內一切能找到的相關書籍，深鉆細研，利用出差機會四處拜師求教，結合每一次發射任務分析累計資料。

1975年，我國成功發射了第一顆返回式衛星，測控觀察發現，衛星近地點高度在逐漸升高。而從理論分析，衛星受到大氣阻力的影響，軌道近地點高度應該是逐漸下降。

為什么會升高？“一定是李濟生的軌道計算出了問題。”有人這樣議論。

是這樣嗎？李濟生一頭扎進這個謎團里。當時衛星測控中心還設在一座大山里，為獲取足夠數據和理論依據，李濟生從北京到南京，再輾轉上海，資料數據收集了一大堆。他借助一臺手搖計算機，開始了不分晝夜的計算。

幾個月后，謎團解開了。衛星軌道出現反常，是衛星姿態控制的噴氣管產生的姿控力所致。由于只有0.7克的作用力，人們在設計時忽略了它。然而，就是這輕微的作用力，卻使衛星軌道近地點每天升高300多米！

找到癥結，李濟生沒有就此罷手。他又開發出了“按交點周期積分法”的衛星定軌方案，使我國的衛星定軌精度達到了1公里。

然而，李濟生沒有沉浸在成功的喜悅里。因為，這一衛星定軌精度還是遠遠落后于美、蘇兩個航天強國。他又給自己提出新的奮斗目標，要把衛星定軌精度提高到百米量級。

李濟生知道，日月引力、大氣阻力、太陽輻射壓力以及地球引力等各種“攝動力”，都會對衛星運行軌道產生影響。要把衛星定軌精度提高到百米量級，就必須在弄清和解決各種“攝動力”對衛星的影響上下功夫。

李濟生回到南京大學向專家教授求教。經過幾個月的刻苦攻關，他不僅對“攝動力”有了深入的認識，而且針對各種“攝動力”對衛星軌道的影響，一一建立了動力學模型。1983年，他終于研究出名為“微分軌道改進和攝動星歷表計算”的定軌方案，使衛星定軌精度達到了200米，接近了世界先進水平。

從20世紀70年代到80年代的10年時間里，李濟生相繼建立了軌道計算解析法、“三軸穩定衛星姿控動力對衛星軌道攝動”的動力學模型，研究開發了新的衛星定軌系統。

到20世紀80年代中期，經過李濟生和同事們的努力，我國的衛星定軌精度逐漸從公里級提高到500米、200米、100米級，衛星定軌精度不僅滿足了當時國內衛星發射測控任務的需要，而且為我國航天事業發展奠定了堅實的軌道基礎。

隨著世界航天科技的飛速發展，李濟生的目光又盯上了更遠的目標。當得知美國的衛星定軌精度已經達到米級的消息后，他坐不住了。

李濟生把求學的目光投向了世界航天發達國家，發誓要把中國的精密定軌技術搞上去。1984年，李濟生終于跨進美國得克薩斯大學的空間實驗室。在這里，李濟生仿佛走進了知識迷宮。

一天，李濟生與一位國內同行邂逅校園。那位同行問：“你準備選修什么？”李濟生答：“精密定軌。”對方滿含關切地勸說：“這個專業三五年都學不出名堂來，到時沒有論文，拿不到學位，回到國內誰承認你？”對此，李濟生只是憨厚一笑。

在進修的兩年里，李濟生與枯燥的阿拉伯數字日夜相伴，忘記了星期天、節假日，無暇光顧異國風情，甚至連封家信也顧不上寫。兩年時間，李濟生掌握了別人至少用4年時間才能掌握的知識。導師發現了這個東方巨人的巨大潛能，熱情地勸他“留在這里工作吧！”李濟生當即婉言謝絕：我是中國人，我的事業在中國。

回國后，李濟生帶領課題組研制開發新的精密定軌軟件。為了集中精力，他主動辭去了軟件室副主任的職務，帶著兩個年輕人，一干就是4年多。

1991年，新的精密定軌方案在我國發射的新型衛星上獲得成功，衛星定軌精度從百米提高到十米量級，如果裝備先進的測軌設備，還可以達到1米。

1993年，中國科學院、國防科工委、航天工業總公司聯合對這一成果進行國家級鑒定，一致認為，這項成果建立了我國衛星測控精密定軌系統，技術水平處于國內領先地位，并達到了國際先進水平。

當時這項最新的成果，為我國“神舟”無人飛船發射試驗中的軌道確定，奠定了重要的技術基礎，為以后我國載人航天事業乃至如今的太空作戰也奠定了扎實基礎。

李濟生還對幾十年的實踐經驗，進行了系統梳理總結，出版了《人造地球衛星精密軌道確定》一書。這本書系統講述了精密軌道確定的原理、方法和全部動力學模型，反映了當時這個領域最新成果和發展趨勢，是我國第一部衛星定軌理論和實踐相結合的專著。