三、勇创辉煌
- 26岁的李卿在心里发誓说:“这一辈子,我只要做好一件事:为祖国造卫星。”
- 李卿毫不含糊地回答说:“不紧张,因为对卫星里外都了解,心里踏实。”
- 卫星行政总指挥徐博明自豪地说:“双星同时取图的做法,在世界上独一无二。这得益于研制单位和用户单位的共同努力。”
研制风云二号静轨卫星
1997年6月10日,我国第一颗静止气象卫星“风云2号”第一星A星在西昌卫星发射中心发射成功,6月17日在东经105度定点成功。
卫星总设计师李卿望着天空,长长地舒了一口气。
李卿与许多早先家境贫寒,和后来有出息的名人一样,也有一段艰难困苦难以忘怀的经历,他为中国的“风云卫星”付出了所有的精力。
小时候,李卿的家里很穷,大大小小6口人全靠他父亲每月60多元的工资养家糊口。
李卿在家中是老大,父母希望他中学毕业后找一份工作,尽早承担起家中生活的重任。
然而他太喜欢读书了,从小就立下了志愿,一定要考进大学,将来做一个科学家,这无疑是一对矛盾。
懂事的李卿除了课余时间尽力做好家务外,再有就是以良好的成绩感动父母,最终父母同意了他的选择。
喜欢数理化的李卿没有辜负父母和老师的期望,最终以优异的成绩考入了成都电讯工程学院无线电通信专业。这年李卿才16岁。
李卿大学读书期间第一年没回家,第二年省吃俭用才花18元钱买了张半票回家。
回到家时,家里人简直认不出他了,身高1.7米的他瘦得连50公斤都不到。
不知是喜是悲,一家人拥着他抱头痛哭。
1965年,李卿作为品学兼优毕业生中的佼佼者被中科院看中,分配到地球物理研究所。
李卿很幸运,刚20出头,就成为我国第一代研制卫星队伍中的一员。
1970年4月24日,是我国第一颗人造卫星发射成功的日子。
李卿当时虽然未在酒泉卫星发射中心目睹卫星发射时的壮景,但他却在海南卫星地面接收站参与了卫星的跟踪测试任务。
就在我国第一颗人造卫星成功发射欢庆之时,26岁的李卿在心里发誓说:
这一辈子,我只要做好一件事:为祖国造卫星。
从20世纪60年代中期从事卫星研制工作开始,李卿参加过我国早期多颗卫星的研制工作,后来他几乎全身心投入到了“风云2号”卫星的研制中。
“风云2号”卫星是地球静止轨道气象卫星,当时世界上有能力独立研制静止轨道气象卫星的国家屈指可数,其中包括中国。与太阳同步极轨卫星相比,静止轨道卫星的技术难度和发射难度均要大得多。
因此,“风云2号”卫星的研制历程一直坎坷不平,历经艰辛和磨难,有的科技人员甚至为之献出了宝贵的生命。
1975年10月,我国在极轨气象卫星研制初期,由中央气象局负责人邹竞蒙为团长的中国气象学会代表团在考察、访问美国气象卫星地面设施后,局领导即考虑我国静止气象卫星的发展和建设问题。
1980年6月,在上海召开的我国气象卫星发展规划讨论会上,将我国第一代静止气象卫星命名为“风云2号”,代号为“FY-2”。
李卿开始投入到我国“风云2号”卫星的研制中来。
在国家有关部门大力支持下,“风云2号”气象卫星的研制工作进展比较顺利,1986年国务院正式批准“风云2号”卫星的研制任务。
1988年,国家计委批准了国家气象局上报的“风云2号”静止气象卫星地面系统工程项目建议书,纳入国家“七五”计划。
经过研制人员数年的努力拼搏,终于在1994年研制成功,并定于当年4月发射。
按照“风云2号”卫星研制计划,中国气象局如期建成了“风云2号”静止气象卫星应用系统。
按原计划,“风云2号”系列第一颗卫星于1994年发射,然而天有不测风云,1994年4月2日,就在卫星全部测试快结束时,一件不幸的事情在西昌卫星发射中心技术厂房内发生了。卫星和厂房受损,不得不对这次发射计划做出调整。
那天,李卿正在仪器检测厂房与几位科技人员一起对卫星的技术状态作最后的测定,然后实施转场。
这时,突然发生了意外的事故,李卿也中毒受伤,他一点都不气馁。
面对危急情况,科技人员都置生死于不顾,前赴后继。他们的心中只有卫星的安危。
看到卫星受损,许多科技人员都十分难过地流下了泪水,李卿当时更是悲痛欲绝。他说宁可家中遭受不幸,也不愿看到卫星受损。
事故后,李卿住进了医院,在上海的妻子陈荷英要赶去看望照顾他,李卿硬在电话里把妻子劝住,他对妻子说:
“你放心,我一切都好。我们不会做航天的逃兵。我们住医院的同志,正在一起分析事故,哪里跌倒,哪里站起来。”
当时李卿这样说:
我们要卧薪尝胆,我就不信气象卫星就让世界上个别超级大国把持着!
首战失利,并未挫伤李卿和同事们的锐气。伤未痊愈,李卿和部分科技人员就投入到寻找事故原因的紧张工作中去了。
经过数月的努力,他们终于找到了事故的原因,并着手制定下一颗卫星的研制方案。
李卿他们从头做起,制定了一系列措施,严格控制原材料质量和每一道工艺、每一个焊接点,确保每一根管路接口的万无一失,同时加强对11个分系统、每一台星上产品、每一个电缆接头的严格检验测试,真正做到了严上加严、细上加细、一丝不苟,将所有的质量问题都按要求进行了严格归零。
卧薪尝胆,不负众望。3年后,“风云2号”A星终于发射成功,成为我国第一颗在轨运行的静止轨道气象卫星,为国民经济的发展做出了贡献,并受到了国际气象组织的高度赞扬。
1965年,陆子礼大学毕业,被分配到当时的上海机电二局新江厂从事型号研制工作。工作最初的4年,陆子礼收获颇丰。
1969年10月,根据国家关于上海也要发展卫星的要求,陆子礼等10来人被抽调到机电一局,成为上海卫星研制队伍中最早的成员。
刚被抽调上来的时候,陆子礼觉得十分新鲜,虽然知道卫星是个什么东西,但如何研制卫星头脑里却是一张白纸。
于是,10多人被派到北京学习,后来又从北京调来了孟执中等专家,由此建立了上海卫星研制的基本队伍。
1984年,陆子礼被提升为上海航天技术研究院509所副所长,主要负责质量、工艺、人事、器材、技术、基础建设管理等方面的工作,几乎涵盖了单位管理的大部分。
1994年4月2日,凝聚着众多科技人员10多年心血的“风云2号”第一颗星在西昌卫星发射中心进行发射前的最后测试时突然起火燃烧,造成了人员伤亡,这对五〇九所而言无疑是一个灾难性的事件。
而同年11月“东方红3号”卫星发射后未进入预定轨道,加上1992年发射“澳星”失利和1995年初发射“亚太2号”卫星失利,整个中国航天陷入了低潮。
同时,伴随着市场经济的发展,“造导弹的不如卖茶叶蛋”的现象在一定程度上影响了科研人员的士气,航天队伍面临着前所未有的动荡。
正是在这个时候,陆子礼走上五〇九所所长的岗位。一上任他就感到了压在身上的重担。
作为五〇九所的元老级航天人,他暗下决心,从哪里跌倒就从哪里爬起来,航天人决不能趴下,一定要打一个漂亮的翻身仗。
当务之急就是要找准突破口,凝聚人心,振奋精神,将“风云2号”第二颗星研制好。
他在上级领导的支持下,建立了卫星的设计指挥工作线,一个一个地找科研人员谈心、交流、沟通,消除他们的顾虑,鼓舞他们的士气。
他对大家说:
我们要正视现实,看到自己的优势,应该坚信“风云2号”的总体方案是正确的,那么多的难关我们都攻克了,不能因为一起突发事故而中途夭折。
他还说:
我们要经常唱两首歌,即《国歌》和《国际歌》,我们现在到了最危险的时候,不能靠别人,只能靠自己,靠“风云2号”卫星的成功来证明自己。
肼系统的焊接是“风云2号”卫星研制中的难点,第一颗星的事故也正是主要由肼泄漏造成的。
他以这个为主攻点,成立了肼系统攻关小组,引进高压堵焊机、数控肼浓度监测仪等设备,推行严格有效的措施,并亲自指挥第二颗星的肼系统焊接工作,使几十条焊缝全部达到航天焊缝标准,创造了卫星肼管路焊接的新纪录。
他从严格质量管理出发,强调细节的处置,提出了“严肃认真、周到细致、强化法制、技术进步,追求百分之百成功”的质量方针和“工作零缺陷,星星保成功”的质量目标。在他的带领下,所有科研人员严慎细实,在工作中精益求精。
在“风云2号”第二颗星振动试验天线安装时,一个直径3毫米的螺钉连同平垫和弹簧垫圈不慎滑落下来,螺钉和平垫很快就被找到了,但弹簧垫圈却怎么也找不着。
陆子礼在得知有关情况后,立即下令停止所有安装测试和调试工作,全力以赴把垫圈找出来。
平时找一个直径3毫米的垫圈都不容易,何况是在几十台单机和成束的电缆中,周末连续两天加班,垫圈却始终不见踪影。
有人担心继续找会影响工作进度,何况还要进行振动和翻身,说不定到时候垫圈自己就掉出来了。
但是陆子礼却不同意,航天容不得半点马虎,垫圈虽小,但如果随卫星进了太空,在零重力的情况下,其破坏力不亚于一颗子弹,必须清除隐患。
在他的坚持下,第三天的上午,大家终于在一束电缆中找到了这个垫圈。
1997年6月10日,“风云2号”A星顺利发射升空,经过5个多月的在轨测试,于12月1日正式交付用户使用。
专家评审认为:
“风云2号”卫星达到了20世纪90年代国际同类卫星的水平,这标志着我国气象卫星的研制水平跃上了一个新的台阶。
对此党中央、国务院均予以了高度的赞扬和评价。李鹏在接见参加“风云2号”卫星发射工作的有关人员时说:
你们没有辜负党和政府的殷切期望,没有辜负祖国和人民的重托。
“风云2号”卫星的成功发射被列为1997年我国十大科技进展第三位。
但是陆子礼并没有就此而止步,他认为“风云2号”卫星的成功,只是在前进的道路上迈出了第一步,实现了零的突破,而更为重要的是要能在卫星研制领域中闯出自己的道路,开辟出自己的生存空间。
为此,他积极致力于卫星研制保障能力的研究,并成立工作小组制定了上海卫星工程研究所“九五”及后十年发展规划,将气象卫星等3个系列作为重点发展方向,同时对总体技术、型谱规划、条件保障、基础建设、工艺管理、人力资源等多个方面进行了详细的策划。
在当时,所内的真空试验设备已经老化,无法满足“风云2号”卫星真空热平衡试验的要求,不改造已无法使用;一旦进行改造,必须要在不到两年的时间内完成,否则便赶不上卫星出厂试验,而且改造后必须能满足卫星测试使用,否则后果不堪设想。
在时间紧、技术要求高的情况下,他和几名经验丰富的老职工带领一群年轻人义无反顾地挑起了重担,夜以继日,利用18个月的时间,顺利完成了真空设备的改造工作。
1999年5月,“风云1号”C星成功发射,由此为上海航天长寿命、高可靠卫星的研制拉开了序幕。
因为工作上取得的突出成绩,这年,陆子礼被评为上海市劳动模范。
建立风云二号地面站
作为世界气象组织的成员国,我国政府决定在研制极轨气象卫星的同时,也开展静止轨道气象卫星的研制,以建立我国的气象卫星体系。
而静止轨道气象卫星必须依赖大型地面站,才能开展天与地的对话。否则,将无法发挥作用。
当时这种规模的地面站只有美国、苏联和日本有,但中国人要搞。
1988年,“风云2号”气象卫星研制工作开始正式启动。同时,“风云2号”卫星地面站的研制工作也被提上了日程。国家有关部门决定,在北京市海淀区东北旺建立一座大型地面站。
这座地面站作为国家气象卫星中心卫星应用体系的重要组成部分,它与数据处理中心、系统运行控制中心、设在北京的主测距站以及设在广州、乌鲁木齐和澳大利亚的3个副站,它们与设在全国的上千个数据收集平台、中型资料利用站等系统组成了我国的气象卫星应用体系。
但要建设这样一个大型地面站也绝非易事,有关部门就人选问题考虑再三,最终确定由经历丰富、成果丰硕的我国著名卫星应用专家童铠出任总设计师。
由童铠担纲大型地面站的研制,是当之无愧的,也使童铠的同事们在创造世界一流、亚洲第一的征程中,平添了许多信心。
童铠1931年出生在长江转弯的北边小城泰州。他兄弟5个,6岁的时候,父亲不幸去世。童铠排行最小,哥哥省吃俭用,供他上学。
1946年童铠进入了苏州,开始了职业高中生涯,学的是电机和无线电专业,他的理想是当一名机电专家。
解放后,童铠进入青岛山东大学电机系电信组。毕业后留校任教。
1953年9月,童铠幸运地走进留苏预备部。两年后正式进入苏联列宁格勒电信学院学习。
1959年初,童铠参加了研究生毕业论文答辩。当他答辩后,他的以严厉出名的导师激动地走上前,动情地说:“在我们这里,13是个不吉利的数字,你是我第13个研究生,可是,你也是最好的一个,你为我赢得了骄傲。”
说罢,紧紧地搂着他,久久不愿放开。
回国后,童铠被分配到国防部五院工作,工作还没开始,他就被借调到西安军事电子工程学院担任教学任务。
在学校里,他当上了学校新建的微波多路通信教研室的负责人,不久又被调回国防部五院任十二所无线制导总体室副主任,主持洲际导弹无线制导的总体方案工作。
1978年春天,是祖国的春天,是科学的春天,也是童铠人生的又一个春天,在这个春天里,童铠喜事不断。他主持研制的某型雷达获全国科学大会重大科技成果奖,并且他还当上了北京市的人大代表。
20世纪80年代,童铠走进被命名为“450工程”的办公室,升任为副主任,并兼“450工程”副总设计师,协助著名航天专家任新民、陈允方等做系统总体工作。
夜以继日的连续作战,使童铠大病一场,差点失去生命。然而,他坚持了下来,并且出色地完成了任务。他也因此升任为卫星总设计师。
从此,开始向人生的更高处攀登。
1988年,童铠众望所归,成为“风云2号”卫星指令与数据获取站总设计师。
童铠和同事们从接受任务的那一刻,就明白,他们所面对的完全是一个陌生的世界。
然而,卫星已经上马,不能没有地面站,在此时向国外伸手买一个,当然比较省劲,又不担风险。
可是,钱呢?钱在哪里?那昂贵的外汇让你听而生畏。为国争光的强烈使命感逼迫他们负重上路了。
气象卫星在天上以每分钟100圈的速度运转,以保持稳定,只有0.6秒对准地球由东向西扫描。
每次扫描形成一条线,每幅圆盘图由2500条线组成,每条扫描线在星上变成高速数据码传到地面数据获取站再由数据获取站中同步数据缓冲设备配准展宽形成圆盘图。
同步数据缓冲器是地面站的关键设备,没有它就好像人类没有心脏。
据了解,这种设备只有美国才有。童铠他们面临着3条路:一是向国外学习研制技术,二是花钱买一套设备,三是自己干。
关于向国外学习,中国人向来不乏这种精神,尤其是改革开放政策实行以来。
问题是这种顶尖技术,人家是保密的,尤其是对像中国这样的国家,就更加要受到关照,很难开口子。
你要花钱买,他就漫天要价,童铠他们算了一笔账,如果按对方提出的价格,国家下拨的全套设备的钱,只够买一套同步数据缓冲器。
这些路不通,所剩的只有一条路:
自己干!外国人能干的事,中国人也能干!
话好说,可干起来就不是那么简单。在起步之初,面对这样一个庞大、复杂、要求很高的系统,一些关键技术工作的机理不清,缺少技术储备,而研制周期又很紧,而数据获取站要用的大功率管国内刚刚开始试制。显然,摆在各分析统设计师面前的是一个又一个不轻松的难题,而童铠所面临的是所有难题。
高明的领导不仅在于能亲自解决某个具体问题,更在于能为下属提出解决问题的方法和思路。
作为一个技术尖子和将帅之才,童铠就是这样的人。每当攻关受阻时,自然下边把问题都交到他那里。
每当这时候,他都深入现场听情况,看现象,查数据,然后,提出解决问题的思路。
在进行星地对接试验时,遥控指令出现大、小回路随机误码或错码现象,这是关系到卫星是否能生存和正常工作的大问题。
尽管主管设计师费劲千辛万苦但仍找不出故障点,童铠得知这一问题后,建议他们用逻辑分析仪查看输出波形,并同设计师们连续两天目不转睛地盯着显示屏,捕捉微小的异常变化,最后终于准确判明了故障,修改了软件程序,使这一困扰研制人员的难题得到了解决。
按设计要求,测距零值突跳精度不能大于15米,然而,在测试中。不听话的仪器常常是一跳就是20到30米,原因何在?设计师们百思不得其解。
问题自然要报到童铠那里。得知这一情况后,童铠一遍又一遍地在机房里转着,童铠起先是建议绕过校零环进行测试,结果发现,是校零环出了毛病。
怎样排除这一故障,他建议取消其中的3个滤波器,这样一来,测试精度果然达到了要求。
从1993年6月开始,地面站在多次进行星地对接和应用系统联试以来,先后出现技术难点上百个,凡是解决关键问题都离不开他。
同事们都说,没有童总,就没有地面站的今天。在他身上体现了中国知识分子锲而不舍的性格,这就是一个人在一项国家级工程中的价值。
在工作中,童铠向来以严著称。不善言辞,作风严谨,是他留给人们的印象。
1993年5月,地面站工程进入了最后阶段,在进行频率综合器验收时,屏幕上显示出的几个点频数据处于临界状态。
按说,这种情况是可以放过去的,又何况用户也没有提出什么疑义,究竟怎么办,大家说法不一,人们的目光一下子都投向了童铠。
作为一个老航天人,童铠深知在5年的时间里这台仪器耗去了多少人的精力和心血,能走到今天已实属不易,可是他更知道地面站精度的高低,代表的不是他们个人,而是代表一个国家。他们要用事实向全世界宣告,中国人有不仅能建成地面站,更能建好地面站。
想到这里,童铠毫不犹豫地说:
临界说明还有问题,只有最大限度的高精度,才能保证第一流水平地面站,我的意思是重新返工。
这掷地有声的话语,带来的不仅是辛劳,是心力交瘁,当然还有一个世界一流水平地面站的诞生。
时间对于一个科研课题来讲,代表的是速度。在地面站攻关最为紧张的阶段,童铠的时间表常常不是以星期或天单位的,而是以小时,这个时间表没有白天黑夜,也没有星期天和节假日。在紧张的工作现场忙碌了一天的童铠回到家里,常常又是重新工作的开始,他就像一架上足了发条的机器,总是在不知疲倦的默默工作着。
地面站技术攻关初期,研制工作遇到了同步数据缓冲器数字锁相环无法锁住的问题,他连续观察了几天故障现象后,踩着夜色捧着一摞资料回到家中。
当东方露出一抹晨曦的时候,一夜未合眼的童铠硬是赶在上班前拿出两页纸,上面记着蚂蚁大小密密麻麻的有关推算公式和数据方法,分管设计师按照他的指点,不出3天,问题迎刃而解。
功夫不负有心人,地面站终于建成了。新的地面站创下了诸多记录。它是国内第一套大功率S波段天线发射系统,它首次采用对卫星3点测距定位方式,它在国内首次建立数据收集平台系统等等。
1997年10月27日,在著名专家王大珩的主持下,国内一批享有盛名的光学、电子和卫星专家云集北京,由中国航天工业总公司主持的“风云2号”气象卫星指令与数据获取站部级鉴定仪式在这里举行。
作为数据获取站的用户,国家气象中心总工程师许建民先生说,数据获取站已成功地完成了对卫星的在轨测试,其结果表明,数据获取站全部功能正常,各项技术指标均超过气象局原定的技术指标,星地匹配良好,信道指标全面优于日本GMS卫星系统,全站高度自动化运行,并与卫星运控中心、数据处理中心匹配良好,运行协调正常。
10月27日12时,当鉴定会即将结束时,一位白发老人开始了他的总结性发言,他就是我国光学泰斗、著名专家王大珩院士。他说:
今天,我特别高兴,因为刚才评审的这个高科技工程是我们国家自己研究成功的,他取得了辉煌的成就,所以我感到非常的自豪。
发射风云二号气象卫星
1997年6月8日,在“风云2号”气象卫星发射前,任卫星总指挥的施金苗从衣袋里拿出了两颗麝香保心丸吞了下去,他的心没法平静。星箭腾空而起,成功了!这次成功来得那么不易。
3年前,第一颗“风云2号”卫星未升空即遭灭顶厄运。
这时,58岁的施金苗被推上了“风云2号”总指挥的位置。
知情人曾对他“力谏”,劝他不要冒这么大的风险,别在晚年砸了自己的“牌子”。
施金苗当然知道其中的风险,但凭着他对航天事业的责任感,他毅然挑起了这副沉甸甸的担子……
施金苗是我国著名航天科学家,宁波慈溪人。1957年,21岁的施金苗叩开了北京航空学院的大门,就读导弹设计专业。
1962年他大学毕业后,来到了上海新江机器厂从事航天产品设计工作。
投身航天的他面对的是许多具体设计任务,现实与遨游太空的梦想离得很远,但渴望飞天圆梦的心依旧是那么强烈。
20世纪60年代末,30岁刚出头的施金苗就担任了当时国内最大推力的火箭“风暴1号”总体设计的技术负责人。
“长征3号”火箭上马后,上海航天承担该火箭一二级的研制任务,他不仅挑起了总体设计的担子,还被任命为副总指挥。
“长征4号”火箭作为当时国内首枚使用常规燃料的三级火箭,由上海航天抓总,他出任总指挥。
以后,施金苗又被任命为“长征2号”丁火箭总指挥。
在多型号研制中,上海航天在战术导弹研制方面出现了薄弱环节。
于是,在某肩扛式火箭定型的关键时刻,施金苗到了总指挥的岗位上。
20世纪世纪80年代末,为协调与在上海地区研制生产的“风云1号”气象卫星的关系,施金苗被任命为“风云1号”副总指挥。
1994年,“风云2号”气象卫星在发射场遇到突发事故,导致研制工作受阻,这时施金苗又受命于危难,出任总指挥。
施金苗每承担一个新型号,对他来说就是一次人生的挑战和对自我的超越。
施金苗毕竟是出色的,也有人说他是“福将”。因为在他所担任的每一个型号产品“老总”期间,上苍总是特别青睐他,每一次都把成功赐给他。
他接任“风云2号”02气象卫星的总指挥时,第一颗“风云2号”卫星刚在西昌发射中心技术厂房里爆炸不久,不少人还心有余悸。
几十年来,施金苗一直搞的是导弹和火箭,指挥搞卫星毕竟还是让人担心的事。
但最终他毅然带领队伍奋战多年,并将“风云2号”A星圆满地发射到了赤道上空,打了一场翻身仗。
研制风云二号第二星
2000年10月3日,正是我国成功发射的“风云2号B星”升空100天。56岁的卫星总设计师李卿高兴地说“卫星运转一切正常。”
对于从事多年卫星工作的李卿来说,卫星质量的重要性是不言而喻的。他常对科技人员说,卫星是一件很娇贵的产品,我们要像对待人的眼睛一样对待它。
职业的习惯和高度的责任心,使得李卿到生产现场时,随身总是带着一只高倍率的放大镜,对不放心的地方总是要仔细照一照。在他胸中,卫星几乎是他思考问题的全部,他对卫星超“敏感”。
一次到卫星总装车间看试验。别人没看见,他一眼就瞅到在一细纹接口处,有个金属多余物。于是,他拿出放大镜一照,果然有一个两毫米长的金属多余物。职工们服服帖帖,背后还给李卿起了个“放大镜”的绰号。
对此李卿可不在乎,放大镜有什么不好?对待质量问题就是要有一股放大镜的精神,把小小的问题放得大一点,就是要小题大作。一个不起眼的金属多余物,可能会造成整个卫星上天后“短路”,一个焊点没焊好,会造成卫星发射失败、运转失效。
于是要彻底查清这金属多余物什么时候掉上去的?怎么掉上去的?是什么材料?如何保证以后不掉上去?不但要查清,还要写成书面报告,质量整改全“归零”。
因为他太顶真,有时为了质量问题会得罪人。但李卿却很坦然,在这方面他没有半点私利,纯粹是为了产品的高质量。事后当事人理解了,一切前嫌尽释。
有些质量问题是低层次的、人为的,解决起来比较容易。而有些质量问题在技术上较深奥,或者说暂时还未被人们所认识,这样的问题要排除难度就很大。
2000年,“风云2号”在发射前不久的成像试验过程中,出现了噪声,图片上呈现不正常的“雪花状”。对气象卫星来说,云图的质量是最重要的。
为了弄清这一质量问题的来龙去脉,李卿和科技人员一起苦苦思索,亲手绘制了“故障树”,排列出顶事件、底事件,直至寻到“树”的根部,然后通过对每一个事件的详尽分析,剔除枝枝蔓蔓,透过现象看本质,最终找到了出问题的元器件。故障查出,更换有关单机,故障立除。
有人还不放心,要知道,上了天的卫星是嫁出去的女儿泼出去的水,再“出状况”,收不回了。作为总设计师的李卿拍板:没问题。实践证明,卫星上天后的效果和发回的各项云图,效果非常的好。
严格的要求,换来的是可靠的质量。当有人问李卿卫星发射时,紧张不紧张?李卿毫不含糊地回答说:
不紧张,因为对卫星里外都了解,心里踏实。
为中国“风云卫星”做出重大贡献的李卿这样自我评价:30多年为国家航天事业做了一点点事,活得还充实;航天人天南地北,大山戈壁,苦一点,累一点,但想到是为祖国的强大和尊严而“战斗”,就会觉得得到的比失去的多;对自己的工作,自然有很不满意的地方,有的地方做得不够好,但却一直在努力着,就此心宽。李卿提到自己的未来时说:
今后永远不能停下来。停下就落后。要更努力啊!
研制风云二号第三星
“一次成功,稳定运行,三年寿命”是“风云2号”C星的质量目标,虽然只有12个字,但字字重如千斤,因为“风云2号”C星已没有退路,只能成功。
作为卫星研制总体单位,科技集团公司八院认真回顾总结了“风云2号”前3颗星在研制过程中存在的问题。
“风云2号”总设计师李卿说,为了保证C星的成功,八院首先在质量与管理上狠下功夫,制定了管理、元器件选用、可靠性技术等方面的大量文件,并将这些文件汇集成厚厚的一本书,作为C星研制生产的执法准则。“两总”和管理人员跑遍全国所有分系统单位,宣传这本书的内容,让所有分系统都深入了解这本书,全面掌握书中的各项规章。
为了确保成功,八院从源头抓起,对每一个更改点都进行了反复的论证和充分的试验验证。
同时,“两总”狠抓元器件的管理,增加了老练等试验项目。C星的技术控制与各方面的管理格外严格,研制中遇到问题都要反复地进行检验、测试,为的是不带问题出厂,不带疑点发射,不带隐患上天。
“风云2号”C星研制队是一个大协作的集体。卫星任务由航天科技集团公司八院抓总,11个分系统分别由八院、五院、四院、时代电子公司和中科院上海技术物理所、空间中心,中电集团十八所等几十家单位组成的“国家队”联合研制完成。
“国家队”的成员单位虽然分布在北京、上海、天津、西安、烟台等地,但在研制上却保持了高度的步调一致。管理“国家队”首先需要有各项制度作保障,尤其对产品的质量控制,更是要有相应的标准把关,确保产品性能达到要求。
其次还要不断加强总体与各单位之间的沟通、协调与联系,促进各分系统之间的合作,提高透明度。遇到难题和故障时,成立专题攻关小组,严格执行航天科技集团公司质量规章制度,共同攻克难关。
9月初,卫星发射队就进入西昌卫星发射中心,开始为“风云2号”C星发射做最后的准备工作。
绵绵阴雨中,卫星专列抵达了车站,队员们不顾疲劳冒雨卸车,一干就是几小时。在阴冷的天气里,大多数人浑身上下被汗水和雨水全部浸透。
卫星上用的蓄电池从火车的特制冰柜里取出后,外壳就开始出汗,再加上裹着聚乙烯薄膜,又冷又湿又滑。队员们像对待酣睡的婴儿一样,小心翼翼地将它运到技术区厂房。
蓄电池的主要作用是在卫星得不到太阳光照时,给卫星提供充足的能源,使之继续正常工作。
由于蓄电池在进入发射中心前的几个月,都是在冰柜里储存的,需要对它进行连续3天不间断的活化处理。为了唤醒“沉睡”的蓄电池,几名队员昼夜轮流倒班,一刻不离地细心照料。经过3天的活化充电,蓄电池测试数据完全达到了设计要求。
为了给“风云2号”C星让出位置,B星必须从东经105度漂移到123.5度的备用位置继续工作。
漂星工作于8月底在西安卫星测控中心开始,由于B星已经在轨工作4年多,燃料所剩无几。B星漂到一半时,燃料告急,如果停在半路,就将成为太空垃圾。
卫星测控人员精心操作,采取措施,使卫星继续沿预定轨道漂移。
B星经过12天的漂移,已经漂到东经123度,离新的位置只有一天的路程。这时B星必须“刹车”,否则会漂离预定位置。由于燃料不充足,刹车同样困难。
有关专家和技术人员讨论刹车方案到半夜。经过慎密的审议,测控人员按照方案,高水平操作,使卫星的刹车定位非常准确,而且还节约了不少燃料。剩下的燃料还可使卫星工作一年,延长了B星的寿命,为国家节约了一笔经费。
到达西昌卫星发射中心后,卫星发射队提出了“吃透技术,严慎细实,万无一失”的工作主题。
同时两总还对发射队员提出了具体要求,坚决杜绝一切人为事故,杜绝一切误操作、误动作。做到“每个岗位是保证,每个动作是精品”。
实现“组织指挥零失误,装调操作零差错,设备仪器零故障,质量管理零缺陷”。
对此,发射队员精神状态良好,信心十足。
发射队严格按照技术流程的要求,认真完成每一项工作,没有一天耽误进度。所有测试数据稳定性、一致性十分良好。
卫星在出厂后,质量复查非常有效,出现问题逐一得到了落实。C星上天前,就已经获得国家卫星气象中心专家的好评。
长三甲护送风云二号
金秋10月,西昌卫星发射中心在五彩叠翠的群山环抱中流淌着欢声笑语。
2004年10月19日,西昌卫星发射中心,伴随着“长征3号”甲火箭的阵阵轰鸣,坐落在火箭顶端的骄子,“风云2号”C气象卫星,担负着国家的使命,承载着众人的希望,与火箭一起直奔赤道上空3.6万公里的地球静止轨道。
这是我国发射成功的第三颗“风云2号”气象卫星,也是该型号的第一颗正式业务星。
目睹着卫星升空而去,卫星总设计师李卿并没有如释重负。因为进入太空还有许多程序,25分钟后星箭分离,卫星进入转移轨道。一天后,卫星上的远地点发动机进行点火,推进卫星进入准同步轨道。然后经过3天左右的地面控制和漂移,卫星最终定点于东经105度赤道上空。这还不算,只有卫星发回清晰的云图,才算发射获得了初步成功。
令人欣慰的是,对于“风云2号”C星来说,这一系列动作都做得非常完美。在卫星发回清晰云图的那天,李卿总算美美地睡了一觉。
2005年6月1日,“风云2号”第三星C星投入业务运行。从2005年6月15日起,“风云2号”C星陆续发回降水、云迹风等信息,加强了对台风、降水、火情、干旱、雾、雪、冰等监测,确保在汛期和常年的气象服务中发挥更大效益。
从此,我国成为世界上同时拥有静止和极轨气象卫星的极少数国家之一。我国“风云”气象卫星成功运行,被世界气象组织列入全球对地综合观测卫星业务系列,成为世界气象卫星观测网的一个成员。
对我国来说,从此结束了我国只能从地面观测天气的历史。
特别是“风云2号”投入业务运行后,每半小时可以提供一次以我国为中心的,包括印度洋、西太平洋和周边地区以及人烟稀少沙漠、高原的大范围的气象资料以及其他陆地、海洋、植被等环境监测资料,对影响我国的天气系统变化和环境变化尽收眼底,在天气、气候、自然灾害监测,生态环境监测,海洋和军事等领域,发挥了重要作用。
此外,气象卫星还可对空间环境进行监测,2002年7月1日,中国气象局正式建立了国家空间天气监测预警中心,向社会发布空间天气逐日预报、周报、月报及重大空间天气事件和空间环境灾害警报,标志着我国国家级空间天气业务正式开始了。
在“风云2号”C星上,数以千计的科研人员倾注了大量心血,进行了300多项技术状态更改,为卫星性能和可靠性的提高奠定了坚实的基础。
“风云2号”C星在“风云2号”B星研制的基础上,从技术上共进行了300余项技术更改,经过4年的研制,获得了4大优势。
一是C星的扫描辐射计实现升级换代,由3通道增至5通道,扩大了卫星的应用领域,可以更准确及时地探测地表、海洋、云层等的温度以及降水状况,更准确地监测台风、暴雨、冰雪、洪水、干旱,森林、草场火情以及沙尘暴,更有效地实现天气预报和防灾减灾的功能。
二是电源系统电池能量增大,由B星的17安时增至30安时,可以使卫星在进出地影时不关机,不仅大大简化了进出地影的管理,而且增强了卫星的安全性和可靠性。
三是转发器、肼系统等其他分系统在技术上都比A星和B星有较大的提高与完善,安全性和可靠性有新的提高。四是发射使用的运载火箭,由“长征3号”火箭改为“长征3号”甲火箭,增加了推力。
“长征3号”甲火箭第九次笑傲长天,成功地将“风云2号”C星送入预定轨道,再次创造了举世瞩目的辉煌。“长3甲”火箭研制队伍以其先进的设计思想、有效的质量控制、严谨的工作作风,显示了它的非凡实力。
作为“长3甲”火箭的元老,原“长3甲”火箭总设计师、总指挥龙乐豪对火箭各个系统甚至各个零件都了如指掌。1986年2月,“长3甲”系列火箭正式立项,那时,龙乐豪就挑起总设计师、总指挥的重担。他和设计人员一起,以系列化、通用化、组合化为原则,在设计理念上进行了大胆创新。龙乐豪认为,“长3甲”火箭之所以能够取得9连胜的业绩,很重要的一方面就是在研制时打下了坚实的基础。
“长3甲”火箭的整体设计力求高起点。控制系统经过精心设计,设备数量由“长征3号”火箭的近70台,减少到近30台,从而大大简化了系统,提高了可靠性。
“长3甲”火箭在技术上实现了多项突破。主要包括大幅度提高有效载荷能力,采用了低温高能的氢氧液体推进剂,第一次采用四框架平台设计等。现任“长3甲”总设计师贺祖明就是当时的总体设计负责人之一。
龙乐豪经过仔细调研国内外资料,提出了利用4框架平台取代现有火箭三轴平台的设计方案。由于这个方案设计难度比较大,一些专家曾对此表示质疑。
在当时,一院十三所的技术人员以严谨务实的态度,经过艰苦努力攻克了这一技术难关。
伴随火箭技术的不断进步,“长3甲”火箭紧跟技术发展步伐,不断完善自我。从1998年开始,火箭逐渐为分系统加入冗余保障,第九发火箭上的关键系统已实现了主从冗余。
1999年,航天科技集团公司决定以性能更好、运载能力更高的“长征3号”甲火箭,替代“长征3号”火箭发射“风云2号”C星。
尽管有过8次成功发射经验的积累,但对于第九次发射,整个发射队没有丝毫的懈怠。
9月初,火箭发射队抵达西昌卫星发射中心。结合“长3甲”第九发火箭的情况,发射队下发了相应的发射质量控制措施,确定了确保发射圆满成功的任务目标和“操作零失误,现场零事故,产品零缺陷,飞行零故障”的质量目标。
为了确保火箭发射成功,航天科技集团公司总经理张庆伟提出了“更严、更慎、更细、更实”的质量要求,发射队将其落实到每一名队员的每一项工作中。
9月底,二一一厂七车间检验员陆润芳在技术区对“长3甲”火箭的二、三级分离爆炸螺栓进行检查时发现,一处电缆分支插头的第四插孔中的金属件缺少一截。陆润芳检测的插头共有46个,而缺少的金属片只有5毫米长短,如果他检查稍有疏忽,这样的细节就会被遗漏。
发射队高度评价了陆润芳一丝不苟的工作态度,不仅进行了通报表扬,并奖励了他500元。
在“长3甲”发射队中,有八分之一的队员是年近六十的老同志,总师贺祖明就是其中经验丰富的老专家。他经常教育年轻队员对待工作要细心、小心,还要充满责任心。老同志特有的无私奉献、高度负责的优良传统在发射队发扬光大,使年轻人快速走向成熟。
在“长3甲”火箭出场之前,一些队员赶赴国外参加一项试验。试验过后,他们本可以在国外多留几天,但所有队员都舍弃了浏览异域风光的难得机会,不辞辛劳回到西昌卫星发射中心。
十二所的高晓颖在工作中突发腹痛,医生诊断为急性阑尾炎,要求立刻住院手术。高晓颖放不下工作,坚持在当地医院做了手术。病床上他还念念不忘工作,刀口还没拆线,就跑回岗位开始工作。
对工作的责任感,使火箭发射队成为一支特别能战斗的队伍。终于,在他们的共同努力下,把我国第一颗业务型地球静止轨道气象卫星送入了轨道。
“风云2号”C星成功运行后,将在天气预报、气候预测、气象科学研究、生态环境与自然灾害监测等方面为国家带来巨大的效益。
气象卫星工程的效益,无论是对国民经济建设、国防建设,还是对减少人民生命财产损失都是显著的。随着我国国民经济总产值的提高,这个效益还将增长。
发射风云二号第五星
2008年12月23日,已是岁末。正当人们开始忙着盘点这不平凡的一年时,大凉山深处的西昌卫星发射中心传来轰鸣声,在“金牌火箭”“长征3号”甲的护送下,我国自主研制的第三颗业务型静止轨道气象卫星“风云2号”E星精确入轨,为中国航天科技集团公司本年度的宇航发射任务画上了圆满的句号。
此次升空的E星将与正在运行的C星、D星形成三星同耀九天的壮丽景象。这也使得“风云2号”卫星眼界大开,可以观测到东太平洋以西、东欧和中非以东的广大区域,给我国天气趋势和灾害天气预报带来新的福音。
“风云2号”E星虽然个头不大,却很漂亮,尤其是顶部的天线,远远看去,如同水晶一般。在圆柱形的身段上套着红色的“外衣”,显得恬静端庄。
卫星总设计师李卿说,“风云2号”采用双同心圆筒式结构,内筒为承力筒,外筒为上、下太阳能电池壳,中间用腰带连接,外部敷贴太阳能电池片。
自1997年以来,我国先后成功发射了5颗静止轨道气象卫星,分别为“风云2号”A、B、C、D、E。其中,A、B星为试用星,C、D、E星为业务星。
A、B星上天后不久,就出现了问题,只能间歇地工作。虽然在气象业务应用上没有达到预期效果,但它们验证了卫星的设计方案,为C星成功运行奠定了重要的技术基础。
2004年10月,做了256项技术改进的C星发射成功,很快便投入业务运行。4年多来,C星运行稳定,屡立战功。2006年12月,肩负“双星运行、互为备份”的D星升空后,C、D双星增加了汛期观测密度,使云图的时间分辨率从原来的60分钟缩短到15分钟。卫星行政总指挥徐博明自豪地说:
双星同时取图的做法,在世界上独一无二。这得益于研制单位和用户单位的共同努力。
“风云2号”C、D星的性能、指标和遥测参数都非常良好。在它们共同运行期间,业务运行成功率一直保持在99%以上,被称为“天地一体化的楷模、地面应用系统的典范”。
“风云2号”卫星的设计寿命是3年。已经超期服役的C星,随着燃料的逐渐耗尽,将会在2009年汛期后失去功效,E星升空就是为了接替它,和D星互为备份。不过,本着精益求精的设计态度,研制人员对E星做了很多改进,使其观测性能更加完善。由于卫星携带的扫描辐射计口径达410毫米,当卫星与太阳处在特殊角度时,容易产生杂散光干扰现象,使云图仿佛蒙上了一层雾,影响观测数据的应用。为此,在E星研制中,研制人员便在探测器前面加上了类似镜头遮光罩作用的部件,抑制杂散辐射对图像的干扰。
研制人员还发现,在3.6万公里的地球静止轨道上,容易积累静电。如果处理不好,局部放电将产生复杂的干扰脉冲,影响到云图质量。此外,卫星天线要和地球保持相对稳定的状态,局部释放的静电容易使其产生故障,影响信号质量和图像输出。为此,E星加强了卫星电磁兼容性方面的设计,并采取了相应的防静电措施。
从D星开始,卫星研制团队提出了“一次成功、稳定运行、3年寿命、优于C星”的质量目标,并一直沿用到E星。在气象卫星研制领域奋斗了近30年的李卿说,这一目标,是在惨痛的失败中诞生的。
1994年,李卿他们带着“风云2号”01星满怀信心地来到了西昌卫星发射中心。然而,在最后一次测试时,却发生了意外事故,损失惨重。
1997年“风云2号”A星和2000年B星升空。虽然这两颗卫星在天上的时间很长,但是没有达到3年正常运行的寿命要求。直到C星,研制队伍才真正打了一个“翻身仗”。在信心倍增的同时,“两总”对质量的要求也越来越严格。在卫星出厂之前,卫星总体就进行了严格的质量控制。他们坚信,产品的根本质量在出厂时就已经决定了。
五〇二所研制的加速度计,对稳定卫星的姿态至关重要。当年6月,加速度计在一个偶然的角度出现了震荡。这一不易察觉的现象被五〇二所抓住了。该所花了近4个月的时间,才将故障彻底排除。虽然卫星的总进度因此有所推迟,但这种工作态度却得到了总指挥徐博明的多次表扬。
除了充分的地面试验,在卫星出厂前,研制人员还保证了1000小时的整星加电时间。徐博明说:“这样做的目的是让卫星在地面充分老练,尽可能地暴露问题。”
1000小时只是一个经验数据,其科学性还有待于进一步探索,但“两总”认为,地面充分加电绝对必要。从C星开始,整星地面加电时间必须达到1000小时就开始成为“风云2号”研制队伍的必修课。
不过,只有一支队伍,要执行完1000小时的加电时间、20天左右的真空热试验和240小时的整星连续加电老练,谈何容易。24小时轮流倒班,其过程十分艰苦。尽管大家开始时对这种工作方法不太习惯,但还是都坚持了下来。
此外,从C星开始,卫星队伍有了一个很好的做法,即必须多方比对在厂房和卫星发射中心测试所得的数据。这种做法源于B星深刻的教训。
在当时,B星在厂房测试时,已经发现转发器某个遥测数据存在异常现象,但没有引起足够的重视。结果,B星在天上运行8个月后,星上的主备份传感器相继出现故障,卫星不能连续稳定工作。正是通过这一教训,让“两总”系统深刻地认识到,“不带任何问题上天”决不只是一句口号,而是要在工作中必须认真执行的“天条”。
从此以后,“风云2号”卫星的研制人员对星上每一个参数的稳定性都很看重,要进行各种参数稳定性和一致性的比对工作。
2008年11月10日,卫星发射试验队抵达西昌卫星发射中心。
“两总”首先对试验队员们开展思想教育。恰逢国家召开了“神舟7号”载人航天飞行任务表彰大会。会上,胡锦涛提出的“精心组织、精心指挥、精心实施、确保成功、确保万无一失”的要求,让试验队感同身受。同时,集团公司下发了有关文件,分析了当前的质量形势,并提出了一系列具体措施。这对C、D星取得大捷的“风云2号”卫星队伍有着重要的警示意义。
围绕风险点,李卿特意确定了几个专题,如“新发射工位”就是其中一个新问题。2006年底,西昌卫星发射中心3号塔架改造完毕。虽然执行发射任务的“长三”甲对这个“起点”已驾轻就熟,但“风云2号”卫星还是首次和改造后的3号塔架亲密接触。
发射工位更换后,要进行一次对接试验。这原本定于2008年上半年完成,但由于发生了汶川大地震,对接试验被迫推迟到进场后进行。铺设12根150米长的电缆、对接试验、星塔合练等工作在副总指挥李海生、副总设计师曹亮的指挥带领下,进行得很顺利。但是,李卿一直密切关注着各项工作,直到发射成功。
为了保证“风云2号”的发射成功,发射队为队员们建立了表格。“这些表格中,有111份是操作性表格,细致到每个螺钉、接头,有211份是确认性表格,防止操作不到位。这对全体试验队员都很重要,尤其是新队员。”徐博明在解释完表格的内容后,不忘补充道,“但是,表格不是万能的,工程经验十分重要。因此,只要老专家们身体允许,我们一定把他们请来进行技术把关。”
卫星队伍为“风云2号”积累了5颗星的技术表格,这将是未来气象卫星发射的一笔宝贵的财富。2007年,按照集团公司“型号队伍要建立技术保证链”的要求,研制队伍整理出322份表格,作为E星重要的技术基础文件。
“风云2号”E星研制团队是一个大协作的集体。卫星任务由八院抓总,协作单位有四院、五院、航天时代公司和中国科学院、中国电子科技集团公司等10多家。
这些成员单位虽然分布在上海、北京、西安等地,但在研制工作上却保持了高度的一致性。首先,工作有各项制度作保障,尤其是产品的质量控制。其次,总体与各单位之间不断加强沟通、协调与联系,促进各分系统之间的合作,提高了透明度。
说到透明度,李卿感触很深,他说:“A、B星研制中有一个很大的教训,就是分系统和总体之间不透明,‘黑匣子’交付。在协作单位众多的情况下,大家出于对自身知识产权的保护,对总体有戒备心理。”
在此后,卫星研制人员进行了集体反思。此时,总体和分系统是完全透明开放的。一个典型的例子就是,过去,作为总设计师的李卿想看一看分系统的技术文件,可能会遇到这样的或那样的障碍。此时,不等他提出,分系统便主动呈了上来。
在“风云2号”卫星研制队伍中,有很多感人的事迹:有怀孕挺着大肚子一直干活到卫星出厂的女工,有连夜试验只为查出问题的年轻主任设计师,有身先士卒、亲自把关的中科院老院士……
各研制单位以及用户之间友好、信任、透明的关系,带来的结果就是配合很默契。这也是“风云2号”卫星能够成为“名牌星”并获得2007年度国家科技进步奖一等奖的关键因素之一。