四、再创新篇

  • 曹喜滨教授说:“哈尔滨工业大学有着多年的航天基础,加上对小卫星技术现状及发展趋势的了解,抓住了这个重要的机会。”
  • 项目组的老师们说:“每次归零就像捉迷藏,抓特务。想抓错误时,错误却隐藏起来,怎么也抓不住。”
  • 西昌卫星发射中心的领导们说:“以前一直以为学校的老师生活比较悠闲,这一次合作让我对高校、对哈尔滨工业大学刮目相看。”

哈工大签订小卫星协议

1997年10月,哈尔滨工业大学以强大的科研实力,在国内众多单位参与的激烈竞争中,脱颖而出,与国家高技术航天领域“863-2”签订“微小卫星一体化系统总体技术”项目协议,确定进行“立体测绘微小卫星”总体方案论证和关键技术研究。

协议的签订,标志着“试验卫星1号”研制工作正式启动。

哈尔滨工业大学之所以能够在与众多对手的竞争中,争得这个科研项目,是与它雄厚的基础和精心的准备分不开的。

早在1991年,哈尔滨工业大学就有了研制小卫星的想法。那时,中国、俄罗斯、乌斯别克斯坦宇航科技研讨会刚刚开过,中国的“921工程”正处于启动前期论证阶段。

哈尔滨工业大学抓住这一历史性机会,与俄罗斯萨玛拉国立航空航天大学组织了一个宇航师资培训班,哈尔滨工业大学的许多教师和航天系统的专业技术人员,都参加了这个意义非凡的培训班。在哈尔滨工业大学学习了一年半以后,1993年学员又被派往俄罗斯学习。

小卫星课题组的3位老师曹喜滨、林晓辉和罗文波,都是这个班的学员。林晓辉教授说:“在俄罗斯时,我和曹老师、罗老师同住在一个房间里,所以从那时起我们相互之间就非常了解了。”

3个人在俄罗斯的学习和交流,为哈尔滨工业大学后来宇航学科的发展和科研方向以及对航天工程的了解,起到了非常重要的作用。

当时哈尔滨工业大学不仅抓住了师资班的机遇,还对国外卫星发展的趋势进行了深入了解和分析。

哈尔滨工业大学教授强文义后来回忆说:

那时我们就了解到,将来高技术小卫星是发展趋势。因为大卫星周期长、风险大、费用高,而且许多大卫星的功能,也可以通过小卫星的组网和编队来实现。按照现代技术发展的要求,小卫星集中了微电子、微机械、微传感器等多个学科方向的关键技术。比如,在大卫星上要放3台计算机才能实现的功能,在小卫星上只要一个芯片就可以完全实现了……

结合国际卫星发展的趋势和哈尔滨工业大学的具体情况,学校开始萌发研制小卫星的想法。小卫星是高科技的集中,而学校恰恰是高技术人才集中的地方。

高校的机制和体制比较灵活,也正符合了小卫星研制周期短、风险小的特点,而且哈尔滨工业大学的航天学院是国内建立最早、实力最强的航天学院,哈尔滨工业大学应该在代表高新科技水平的小卫星技术的国际竞争中,充分发挥学校的综合优势,为祖国争得应有的地位。

另外,当时国际上包括英国萨瑞大学在内的一些知名大学,都在小卫星研制领域取得了很好的成绩,也为其他大学研究卫星提供了有益的借鉴。

高校研制小卫星,还有一种理念就是要培养人才,这也是哈尔滨工业大学要介入小卫星领域的原因之一。

通过深入思考和精心组织,哈尔滨工业大学于1995年开始着手小卫星的研制工作。当时学校组织得非常好,从学校领导到科技处负责人,到课题组具体的老师,都配合得非常好。

马兴瑞、强文义、张华、付强等一批人,对哈尔滨工业大学小卫星的发展起了非常关键的作用。

曹喜滨教授说:

小卫星这个项目再次体现了学校领导抓大事的能力和科技处高瞻远瞩的眼光。哈尔滨工业大学有着多年的航天基础,加上对小卫星技术现状及发展趋势的了解,抓住了这个重要的机会。

学校决定研制小卫星之后,原国防科工委曾专门组织人员到学校调查,了解高校如何依靠自己的力量研制小卫星。

1995年,原国防科工委在北京召开“关于中国研制小卫星”的会议,讨论中国如何发展自己的小卫星。

会上,当其他高校和研究院所纷纷表示支持中国发展小卫星的时候,哈尔滨工业大学却已经先人一步拿出了“关于哈尔滨工业大学研制小卫星的具体方案”。

哈尔滨工业大学教授曹喜滨在这次会议上就这个方案作了报告,当时震动了所有在座的专家。哈尔滨工业大学提出的“高校应该成为研制微小卫星的重要力量”的文章和观点,公开发表后也得到了原国防科工委、“863”专家组,以及用户的关注,他们支持哈尔滨工业大学建立一种新的机制和模式,来发展中国的小卫星。

正是由于哈尔滨工业大学在小卫星领域超人一步的计划,所以,其他高校都被甩在了后边。不久,在“211工程”建设项目的支持下,哈尔滨工业大学建立了“小卫星设计、分析与仿真验证一体化系统”,组成了跨学科的研制队伍,踏上了小卫星研制的求索历程。

1996年前后,英国萨瑞大学的孙伟教授慕名来到哈尔滨工业大学,希望与哈尔滨工业大学在小卫星领域进行合作。但是考虑到引进的卫星无法进行我们国家需要的新技术演示验证,合作条件太高,哈尔滨工业大学最终没有与萨瑞大学合作,而是开始独立自主研制中国自己的小卫星。

从小卫星技术预研开始,课题组的老师们就已经没有了周末的概念。每个星期六,大家自动来到新教学楼的办公室开会,互相学习,讨论技术细节。

林晓辉教授说:

因为平时我们都有自己的教学和科研任务,只能利用周末的时间来进行交流和探讨,从此养成了在办公室过周末的习惯,以至于到后来即使周末有时间休息,大家反倒不习惯了,总想到办公室去。

后来,当人们翻开哈尔滨工业大学小卫星课题组的文档时,可以看到许多签字时间都是在深夜或凌晨,这些时间,记载了一段哈尔滨工业大学小卫星研制的感人历史。

当时,中国的“小卫星”事业刚刚起步,要想成功研制集中多项高新技术研制小卫星,并将其顺利送入太空,无异是一项难度很高的工程任务。

要把这个任务让高校的科研人员自主来完成,很多专家和相关部门对此纷纷提出了质疑:高校教师来研制小卫星能行吗?主要从事教学科研工作的高校教师能撑起一项重大航天工程的重担吗?

可以说,几乎没有人相信哈尔滨工业大学人能够研制小卫星,更没有人相信哈尔滨工业大学研制的小卫星有一天真的能够遨游太空。

哈尔滨工业大学校长助理、航天学院原院长韩杰才教授后来回忆说:

因为小卫星的研制需要涉及很多高精尖的新技术,存在一定的风险性,因此能够拿下这项研究任务的确很难,科研人员们面临的阻力也很多。

虽然说哈尔滨工业大学已经做了足够充分的准备,并且在某种程度上做到了心中有数,但毕竟自主牵头研制小卫星在高校是个先例,很多人心里都没底。

在这样的情况下,学校和科研人员调动各个领域的精兵强将,组成了一支“特别能战斗、特别能攻关”的小卫星研制队伍,并做了全面充分的技术准备,最终争取到了“863”项目的全力支持,开始了艰难的攻坚之旅。

哈工大组织研制小卫星

中国小卫星“试验卫星1号”项目启动以后,哈尔滨工业大学根据卫星七大分系统的要求,精心组织校内总体结构、自动控制、计算机软硬件、信息与通信工程、测量、精加工、新材料、新能源、工程力学、微电子等学科的教师和科研人员,组成了统一建制学科交叉融合的研究队伍。他们凭借扎实的理论基础和精诚合作的团队精神,开始了微小卫星一体化系统总体技术的研究。

小卫星的研制需要涉及很多高精尖的新技术,并且由高校牵头自主研制小卫星在国内还是个先例。哈尔滨工业大学的科研人员顶着巨大的压力,凭借着坚定的决心和不服输的信念,联合了校内外各个领域的精兵强将,全身心地投入攻坚。

经验少,就抓紧时间学习、交流、切磋,查阅大量的资料填补自己的知识和工程经验盲区;技术难度大,就花别人两倍甚至数倍的时间去反复研究、反复试验,力求创新,另辟蹊径;系统庞大、协调工作繁杂,他们以一当十,每个人都承担着多个角色。

因为平时大家都有自己的教学和科研任务,便利用周末时间来进行交流和探讨,从此养成了在办公室过周末的习惯。

卫星所所长曹喜滨教授说:

这个集体最可贵的是合作精神,我们这个工作缺了哪一个人都不成,每个人都克服了很多困难,在自己的岗位上付出了很多。

研制期间,总有些人来人往。因为小卫星项目虽然立了项,可是前途到底怎样,没人知道。进行研制的人员都在探索,在尝试,在黑暗中寻找着光明的痕迹。值得庆幸的是,怀着同样坚定信念的人留了下来,又有怀着同样热情的人加入了进来,小卫星研制工作在一波三折中走得艰辛而顽强。

曹喜滨教授说:

“863”项目是滚动式发展的,按每一个阶段的成果来支持下一步的工作。当时我们是做一个总体方案的论证。如果论证做不好,可能就无法继续走下去了。

我们小卫星研究的功臣,像强文义教授、杨涤教授、张武祖教授等,都参与了那个阶段的论证工作。我们用了大概8个月的时间,完成了总体方案的论证。

1998年7月7日,对哈尔滨工业大学小卫星研制组来说,是一个具有历史意义的日子。由“863计划”航天领域专家委员会首席科学家闵桂荣院士、屠善澄院士等5位院士和国家有关部委领导,以及清华大学、西北工业大学等单位的多位专家,组成国家高技术专家委员会,在哈尔滨工业大学主持召开了“立体测绘微小卫星总体方案论证”评审会。

与会专家通过审查总体方案,观看系统仿真和实物演示,经过充分论证,一致认为:总体方案技术指标先进,切实可行,满足了用户需要;研制组采用国际先进技术和设计手段,充分发挥研制单位的优势和已有成果,创造性地建立了基于高新技术基础的微小卫星设计和运行管理的新模式,突破了高精度、高稳定度姿态控制,基于分布式网络和容错技术的全自主星务管理等关键技术,专家们一致同意,转入总体方案的技术设计阶段。

闵桂荣院士说:“评审会有内容,有深度,是我这几年参加的其他评审会所不能相比的。”“先进的技术一定要上,要知难而进,推动我国小卫星事业发展。”

屠善澄院士说:“方案采用的全新的设计技术和运营机制,值得在航天系统推广。”

清华大学周教授说:“技术难度大,指标先进,论证充分,目标明确,方案可行。”

专家们的高度评价,给全体研制人员以极大的鼓励,为小卫星转到后续的技术设计奠定了基础。

评审会后,学校没有利用评审会的结果大力宣扬,扩大影响,仍然坚持哈尔滨工业大学优良的科研工作作风,埋头苦干,努力拼搏,把精力集中在高水平地完成预定的任务上。

为了集中优势兵力,协同作战,1998年10月,哈尔滨工业大学正式成立了卫星技术研究所,这标志着哈尔滨工业大学在小卫星这个国际前沿领域迈出了重要的一步。

研究所成立后,研制组的成员工作更加努力。

在不到8个月的时间里,课题组的老师们就顺利完成了小卫星技术设计阶段的工作。1999年3月17日,通过国家高技术航天领域“863-2”专家委员会评审。

专家委员会认为:该项目在现有的各个分系统技术设计的基础上,已具备了转入原型样机研制的条件,可以转入下一阶段的研制工作,并于当年4月与哈尔滨工业大学签订“试验卫星1号”微小卫星研制合同,开始进行微小卫星原型样机和飞行演示星的研制。

“863”的指导思想是技术创新,这一原则为哈尔滨工业大学在原型样机技术设计过程中带来很大的约束,包括卫星重量方面的约束,相关配套产品“布局”的约束等等,所以,到了初样阶段,研制工作遇到了很多预想之外的困难。

同时,由于课题组的老师们第一次搞这样的大工程,在校内外各单位协作方面没有经验,也受到很大的困扰,有时这种困扰甚至超过了技术攻关所带来的挑战。不过,经过大家共同努力,到2000年12月,卫星原型样机研制工作顺利完成。

2001年5月11日,“试验卫星1号”原型样机转入飞行星研制阶段的评审会在北京召开。在紧张热烈的气氛中,与会的专家、领导对小卫星总设计师曹喜滨教授的《原型样机研制工作总结报告》和《飞行星设计报告》进行了深入细致地评审。专家们还抓紧点滴的时间,为小卫星出谋划策。

评审委员会认为,“试验卫星1号”微小卫星完成了原型样机的研制,并进行了整星的电性能的测试、热真空和振动等环境试验,试验结果证明其设计正确、技术可行,对出现的问题已归零,具备了转入飞行星研制阶段的条件,一致同意:

“试验卫星1号”立体测绘微小卫星转入飞行星研制阶段。

闵桂荣院士再次称赞哈尔滨工业大学与合作单位能够在时间紧、任务重的情况下,团结协作,共同攻关,并如期完成任务。

为了使卫星顺利进入正样飞行阶段,小卫星课题组做了大量准备工作。他们在评审会前一个月前就通过了各分系统设计评审会,在北京的预评审会上广泛听取专家意见。他们制定出飞行星研制进展计划,与运载系统、发射系统、测控系统和地面应用系统等方面进行了协调。

小卫星项目的总指挥、哈尔滨工业大学原副校长王祖温说:“几年来课题组人员很辛苦,工作做得很好,但飞行星阶段的工作更为艰巨,希望大家继续发扬团结协作的精神,争取最后的成功。”

专家组成员强文义教授强调:“哈尔滨工业大学具有航天专业优势,有责任肩负起这条探索之路,小卫星的研制任务今年担子更重、责任更大,到了正样飞行阶段,也到了最艰苦的阶段,绝容不得一丁点儿差错。”

哈尔滨工业大学的这个卫星研制项目具有自身的特殊性,原来它只是“863”的预研项目,后来转到演示验证项目,真正转移到了主战场。相应的管理模式也由“863”的专家管理模式变成了完全的系统工程管理模式,这是一个大的转折。

为了保证项目的顺利进行,2001年6月6日至7日,在北京组织召开“试验卫星1号”演示验证卫星航天工程第一次大总体协调会,大会审定了项目研制建设的计划和进度,讨论协调工程五大系统间的相互要求、接口关系以及大型试验安排。

2002年1月16日,确定研制生产并发射“试验卫星1号”立体测绘小卫星,进行在轨飞行演示验证,并进行立体测绘应用。

2003年4月3日,“试验卫星1号”演示验证卫星航天工程问题协调会在北京召开,协调明确了工程研制建设的总体计划和安排。

正当大家刚刚感觉到拨云见日、曙光乍现的时候,一场突如其来的“非典”袭击了北京,袭击了华夏大地。当时还在北京的哈尔滨工业大学教授一方面担心疫情的蔓延,一方面又要担心卫星的进度,真是倍感煎熬。

按照原来的计划,2003年秋季就要发射这颗小卫星,可是突然“非典”就来了,由于合作单位不能进入北京进行联合测试,本来想在“五一”前完成的任务也完成不了。按照这样下去,发射工作就要被迫推迟了。

为了尽量不耽误工作,哈尔滨工业大学的教授们不等“非典”结束,就坐上了回哈尔滨的飞机。当时,大家的心里都特别难受,他们真担心这颗小卫星如果不能赶在计划时间内完成,可能就会夭折了。如果那样,这么多年心血岂不是白费了。

2004年1月12日,“试验卫星1号”演示验证卫星航天工程第二次大总体协调会在北京召开,确定“试验卫星1号”卫星由“长征2号丙”运载火箭在西昌卫星发射中心发射。

终于,一切差不多就绪了,哈尔滨工业大学的研制人员们期待着火箭卫星的评审工作顺利完成,好向发射场进发。

顺利通过卫星出厂评审

2004年3月5日,春寒料峭,北京航天城航天协作楼正在举行的“试验卫星1号”出厂评审会却开得非常热烈,还不时会爆发出激动的掌声。

这次会议,由评审组组长、航天科技集团公司总工程师曾庆来主持。

在这次会议上,专家组对哈尔滨工业大学的《“试验卫星1号”飞行星研制报告》和《“试验卫星1号”飞行星研制质量报告》进行了全面而深入地审议和讨论,并对关键节点问题进行了最后的确认。

经过专家组一丝不苟、认真细致地审核,大家一致认为,哈尔滨工业大学与合作单位能够协作攻关,飞行星已经具备了出厂条件,同意通过评审。

最后,专家代表还预祝哈尔滨工业大学自主研制的这颗卫星取得圆满成功发射。

评审会现场爆发出经久不息的掌声。

终于顺利通过了,这可是哈尔滨工业大学项目组心血的结晶啊,他们为了迎接评审工作,在航天城度过了一个又一个不眠之夜。

哈尔滨工业大学教授王本利说:

从进入航天城以后,大家就披星戴月地工作。当天气渐渐从严冬中走出来,才发现竟没有带春天的衣服,于是回家取了些衣服,又匆匆赶回北京。

为了迎接出厂评审,为了使卫星“不带问题进场,不带问题上天”,小卫星项目组的每一位成员以实验室为家、以北京空间中心为家、以航天城为家,真正的“家”倒只能常常出现在梦里了。

为了解决一个丢失的数据,项目级成员两三个月埋头苦干,从5时到24时是家常便饭,有时甚至要72小时连续进行故障复现。

项目组的老师们说:

每次归零就像捉迷藏,抓特务。想抓错误时,错误却隐藏起来,怎么也抓不住。

2004年3月11日,在哈尔滨工业大学邵馆第四会议室,举行了小卫星发射前出征动员大会。

在这次大会上,小卫星总设计师曹喜滨教授用凝重的语气向学校领导说出了课题组成员们的最担心的问题。他说:

我们惟恐辜负了哈尔滨工业大学师生多年来的热切期望,影响了学校的声誉;惟恐辜负了航天专家们多年来的支持和校友们的关注……怕我们这么多年来的心血付之东流,没有办法给学校、给大家一个交代……

时任校党委书记李生笑着说:“学校对科研项目的原则一向是鼓励成功,宽容失败。成功了你们都有功,失败了责任不在你们。”

话虽这样说,然而课题组每一个人心里都清楚,小卫星不仅仅是一个科研项目、一个科研成果,更是哈尔滨工业大学的一个声誉所在、形象所在,甚至可以说,它的成功与否,将决定着哈尔滨工业大学今后的走向。所以,只能成功,不能失败。

多少年来,这份责任感,这份使命感,沉甸甸地压在大家的心里。是压力,也是动力,更是一种信念,支撑着大家在风风雨雨中没有停止跋涉的脚步。

自从有了小卫星,课题组成员花在办公室和实验室的时间比在家里多,在外地出差的时间比在哈尔滨的时间多,陪伴卫星的日子比陪伴孩子的时间多。

老师们把所有的家庭重担都交给了自己的家人,用卫星所刘丽霞老师的话说:“别人家是父亲到学校里接孩子,而卫星所的老师却是孩子到办公室接父亲”,因为他们常常为了工作忙得忘了回家。

长期出差是老师们生活的主要内容,有时一年有大半年的时间在出差,然而去的地方却最少,不是在北京,就是在去北京的路上。

北京的同行常常开玩笑:

你们这是没走,还是又回来了?到底哈尔滨是家还是北京是家啊?

何处是家?对课题组的老师们来说已经不再重要。

重要的是,终于迎来了这一天,哈尔滨工业大学自行研制的小卫星就要进发射场地了,也就是说,它离飞天越来越近了。

护送卫星进入发射中心

2004年3月20日,“试验卫星1号”试验队的成员,怀着庄严而神圣的心情,把他们6年6个月心血的结晶“试验卫星1号”及地面测试设备、工装等,小心翼翼地装上即将西行的“长征2号丙”运载火箭专列。

押车的罗文波教授和空间技术研究院的几位老师傅作为“护星使者”,护送着他们的小卫星一路翻山越岭,日夜兼程,向西南行驶。

这时,航天学院党委书记王军携航天学院、科技处部分人员作为先遣部队,已从哈尔滨出发,提前到达了西昌卫星发射中心,开始了发射前的各项准备工作。

进入青山碧水的西昌卫星发射中心,“试验卫星1号”试验队也就进入了全面备战的状态。招待所的房间,既是卧室又是工作室,灯光常常亮到深夜甚至凌晨。

大家仍然是行色匆匆,脚步中总是风一样带着小跑。试验队一丝不苟地按照卫星发射场区技术流程展开了紧锣密鼓的全面测试工作。大家团结协作,全力以赴,把工作具体到每个岗位、责任落实到每个人头、检查细化到每个环节,使全部测试工作紧张有序地进行,大家都在为实现了零故障、零缺陷和零失误做最大的努力。

西昌卫星发射中心主任李尚福和党委书记刘克仁等一行来到招待所慰问试验队员们,并转达了李继耐部长对小卫星试验队的高度评价:“你们的工作无可挑剔,无懈可击!”

功夫不负有心人,经过13天的团结奋战,试验队顺利完成了卫星在技术场区的全部工作内容,完成了卫星转入发射场区的全部准备工作。

2004年4月7日,“试验卫星1号”转场评审会在西昌卫星发射中心顺利召开。评审组认为卫星已经满足了转场条件,一致同意转入发射场区。

评审组的专家代表说:

到目前为止,你们的工作做得非常不错,基本实现了设备零故障、操作零差错和指挥零失误,在这个良好的基础上,我们一定要把工作做得更细,确保万无一失!

下一步的工作,标准会更高,要求会更严,我们思想上要更重视,作风上要更严谨,操作上要更细致,协调上要更认真。希望大家通力合作,同舟共济,宁愿多说两句话,宁肯多掉两斤肉,也要把事情交待清楚,确保今年第一次发射、确保一箭双星发射圆满成功!

发射前的最后紧张准备

2004年4月9日,专用运输车载着“试验卫星1号”、卫星支架、过渡支架组合体,缓缓驶向发射场区。一路上,吸引了许多人驻足观看。

当所有的仪器都运到发射场后,发射人员开始了紧张地工作。经过了无数次试验的工作人员,早对星箭安装了然于心,不久,就把卫星与矗立在三号发射塔中的“长征2号丙”运载火箭进行了成功对接。

全场的人为之欢欣鼓舞。

试验队的老师们说:“做这颗卫星这么多年,看了多少个日日夜夜,它不仅是我们的一项事业,更是一种情感,就像我们自己的孩子一样。那种感情,真的是特别复杂,特别难以用语言描述。”

发射场区的测试工作全面展开。又是一次次披星戴月,又是一次次献计献策,卫星不起飞,“双想”不停止。“双想”就是故障回想和故障预想,这是为发射做的最充分准备。

“有时遇到问题解决不了,晚上做梦都在紧张,醒来时发现满头大汗,枕巾都湿了。”哈尔滨工业大学参与研制的老师说。

西昌卫星发射中心的领导们说:

以前一直以为学校的老师生活比较悠闲,这一次合作让我对高校、对哈尔滨工业大学刮目相看。

十八所的徐寿岩,谈起与哈尔滨工业大学老师的合作,滔滔不绝。他说:“我经常看到他们在北京一住就是好几个月,家也回不去,每天就是寂寞地不停地工作,但是他们好像从来也没有抱怨过。看他们工作的劲头,我就理解了什么是载人航天精神,我觉得这种敬业精神真的值得我敬佩。”

徐寿岩还说:“而且大家在一起,共同经历了这么多年的风风雨雨,一直合作得非常愉快,在各个方面可以互相切磋、互相协调、互相商量。哈尔滨工业大学的老师们,责任心强,理论水平高,待人处世也非常好。这样一路走过来,我觉得十八所和哈尔滨工业大学之间已经建立了一种非常紧密的联系,两个单位具体工作的同志们之间也建立起深厚的友谊,成为很好的朋友,这为以后的进一步合作奠定了非常好的基础。”

发射的日子一天天临近,人们心里的紧张与兴奋也与日俱增。西昌卫星发射中心也日渐热闹起来。

哈尔滨工业大学的刘永坦院士、黄文虎院士、杜善义院士、张乃通院士来了,时任哈尔滨工业大学校领导李生、王树国、崔国兰来了,原校领导杨士勤、刘家琦、王祖温也来了,校友代表们来了,教师和学生代表们也来了。他们要来西昌见证第一颗由中国高校研制的卫星,他们要亲眼目睹它的成功发射。

时任总装备部部长李继耐校友、副部长胡世祥,航天科技集团公司副总经理马兴瑞,也都来到了西昌,他们也要亲历母校卫星飞天的神圣时刻。

当介绍到“长征2号丙”副总设计师范瑞祥也是哈尔滨工业大学毕业时,有人开玩笑地说:

这么多哈尔滨工业大学校友啊,看来发射成功以后,你们可以开一个校友庆功会了!

还有人打趣:

你看,火箭是你们的人设计的,卫星是你们的人研制的,负责星箭测试发射的也是你们哈尔滨工业大学的人,这卫星发射岂有不成功的道理?

一箭双星发射获成功

2004年4月18日23时59分,在群山环抱的西昌卫星发射中心,一团火焰腾空而起,随后的轰鸣声响彻云霄。火箭的尾焰照亮了云层,小卫星“试验卫星1号”和“纳星1号”乘着“长征2号丙”,在人们望穿秋水的目光中向着北方浩瀚的太空飞去。

此次“长征2号丙”火箭发射共进行了20项适应性修改,其中首次开创了往北方向发射的记录,解决了推进剂防晃和姿态控制系统网络参数调整。星箭分离采用660毫米的小包带,增加了二级入轨后,二级箭体处理系统解决空间垃圾问题,GPS第一次在二级状态使用等多个技术创新,使“长征2号丙”火箭这一“金牌火箭”又在其多年的辉煌历史中刷新了自我。

此前,西昌卫星发射中心主要承担地球同步轨道卫星的发射任务,而这次发射的两颗卫星,是这个中心首次发射太阳同步轨道卫星。

以前发射的地球同步轨道卫星都是东南射向,而这次的两颗科学实验小卫星的轨道要求是向北发射。这带来了火箭设计、发射场瞄准、测控等一系列问题。

西昌卫星发射中心在两个月时间里,专门为此次发射建起了一座高5层、总面积近千平方米的北射向瞄准间,研制安置了一批具有世界先进水平的新瞄准仪器,并组织技术人员强化技术训练,不断提高新射向火箭瞄准精度,确保卫星准确进入太阳同步轨道。

太空垃圾已成为航天器在太空中飞行的“天敌”。此次火箭发射还引入了太空环保概念,加装了弹体处理系统,即当火箭把卫星送入轨道实施星箭分离后,将利用火箭二级箭体中剩余的推进剂和高压气体二次点火,致使火箭二级箭体被推离原轨道,向低轨方面运行最终重返大气层,箭体最终将坠入南太平洋地区,从而达到箭体处理的目的。

据测算,如果星箭分离后,任由其在太空中漂浮,它将在600千米的轨道上飞行50多年后才能重返大气层,成为其他航天器在太空中飞行的“危险炸弹”。

这次火箭运送的“试验卫星1号”和“纳星1号”是两颗基于国家“863”计划项目的高新技术含量大的卫星,涉及许多学科的前沿技术,这些新技术的演示与验证,将带动和促进航天相关技术的发展。

“试验卫星1号”是我国第一颗传输型立体测绘小卫星,重204千克。这颗卫星主要用于国土资源摄影测量、地理环境监测和测图科学试验。

“纳星1号”由航天清华卫星技术有限公司制造。该星在“航天清华1号”微小卫星的基础上有所创新,功能密度更大,也是我国自主研制成功的第一颗质量小于25千克的卫星,标志着我国在微小卫星这一领域的研究取得了重要进展。

火箭按预定计划飞行10多分钟后,释放了“试验卫星1号”;30秒钟后,释放“纳星1号”。

在指挥控制大厅,人们目不转睛地注视着大屏幕上数据的每一次变化。

从西安卫星测控中心传来的测控数据表明,“试验卫星1号”和“纳星1号”两颗科学实验小卫星已准确进入了各自的预定轨道。这时,西昌卫星发射中心主任李尚福向大家正式宣布:

“试验卫星1号”发射圆满成功!

人们欢呼雀跃,掌声雷动。

餐厅里,先期撤离的人们,已经三五成群地聚在一起,一边诉说着自己的所见所闻,一边静待最后归来的曹喜滨教授、张迎春教授等人。当他们的车缓缓地驶来,来宾们点燃焰火,鞭炮齐鸣,欢迎他们的凯旋归来。

4月27日,曹喜滨教授率部分试验队成员从西安归来,受到了师生们的热烈欢迎。他在接受记者采访时,说得最多的两个字就是“感谢”。

时任校党委书记李生后来说:“小卫星这个团队,体现的是一种艰苦奋斗的精神,严谨务实、精益求精的精神,团结协作的精神,目前我们虽然在航天领域具有优势,但也要有危机感,要借着小卫星的大好形势,做好工作,集思广益,加速学校的发展。”

哈工大进行卫星测控

2004年4月15日,哈尔滨工业大学部分小卫星研制成员开始从西昌转战西安,组成了近10人的小卫星飞控组,开始紧锣密鼓地准备飞控工作。

“试验卫星1号”的测控工作主要由西安卫星测控中心完成,哈尔滨工业大学在测控工作中主要承担着给出测控预定程序和基本指令方案的工作,并在出现有关故障时,向测控中心提供预备方案。

从4月16日开始,哈尔滨工业大学飞控组成员们每天随时召开各种技术准备会议,对各种技术数据指标进行最后审核,对小卫星飞行中可能出现的故障给出预案。

工作忙碌而有序,一切都在稳步进行着。

在强文义教授的带领下,飞控组在测控中心坚持集体行动,在发射前确保正常的作息时间,随时举行各种技术准备会议。强文义还要求飞控组成员们要注意锻炼身体。在他的带动下,飞控组的年轻人参加了各种锻炼活动,大家一心一意地为测控工作进行着体力和精神上的准备。

4月17日下午,小卫星已进入待命发射阶段。晚餐时,飞控组成员聚集在一起,议论起从西昌传来的消息。消息说,西昌的庆祝活动定在24时。大家开始议论起西安的庆祝时间,有的说最早也要等到20日4时,有的说甚至要等到3个星期之后。

强文义举起茶杯说:

我们庆祝得最晚、笑得最晚,但一定要笑得最好。

飞控组憧憬着成功后的欢庆,纷纷表示,要努力做好飞控工作,守好小卫星飞控工作的重要岗位。

4月18日9时,离发射还有12个小时,飞控组进入测控大厅,参加全系统的测控联合演练。

在测控大厅,各测控站的测控对话洪亮清晰,让安静的氛围顿时激荡起来。

哈尔滨工业大学飞控组在测控大厅前排就座,西安卫星测控中心的工作人员也在后排忙碌着,不时走到前排与哈尔滨工业大学技术人员进行技术交流。

经过两次两个小时的测控合练表明,参与测控任务的测控系统运行完好,已为小卫星飞控工作做好了准备。

此时,在西昌卫星发射中心,“试验卫星1号”已进入发射塔。在西安卫星测控中心测控大厅,西昌卫星发射架被视频传送到测控大厅屏幕上,在巍峨群山映衬下,雄壮的发射架拔地而起,正护卫着“试验卫星1号”。

4月18日20时30分,飞控组乘着夜色准时进入测控大厅,西安卫星测控中心工作人员也进入各自岗位。在测控大厅大屏幕上,西昌发射中心发射塔的灯光夜景清晰可见。随着摄像镜头的远近转换和场景转换,西昌发射中心发射前的工作展现出来。

4月18日21时,在测控中心屏幕上,西昌卫星塔已被夜幕笼罩,几束耀眼的探照灯打在发射塔上,显得发射塔格外神圣壮观。

西安卫星测控中心的同志们也在忙碌着,强文义教授找来了将与卫星交换时所有的数据资料,认真地与徐国栋等人进行最后的审查。由他和徐国栋签字生效的交换文件将送到测控中心测控任务组,成为影响测控任务内容和程序的指令性文件。

4月18日21时46分50秒,西昌卫星发射中心发射塔,运载火箭罩体尝试开始打开。此时,西昌、西安、北京和有关测控单位的测控指挥系统开始启动。

各测控站和测控指挥单位开始有序报告各自的测控状态和测控系统情况,发射前的紧张气氛开始在测控大厅弥漫,除了测控发令员的声音外,测控大厅格外地寂静。

哈尔滨工业大学技术人员在前排准备着数据统计工作,西安测控中心技术人员在紧张地进行最后一轮的技术准备工作。在测控大厅后的玻璃房内,前来观看“试验卫星1号”发射盛况的领导和嘉宾已在贵宾台前就座,大家正翘首等待着激动人心的时刻。

……5、4、3、2、1,点火!

起飞!

4月19日0时13分,当西昌卫星发射中心传来发射成功的消息时,西安测控大厅显示屏上打出了“热烈庆祝‘试验卫星1号’发射圆满成功”的大字。哈尔滨工业大学飞控组成员开始进入各项飞行控制观测程序。

测控大厅里,各种指令在各个测控站和测控指挥员之间传递:

星箭分离正常!

卫星运行正常,跟踪正常!

……

4月19日1时13分,测控大厅突然响起电话铃声,小卫星总师曹喜滨教授从西昌打来电话,询问小卫星飞行情况。

徐国栋向总师通报了目前的好消息。他说:“C和E区都看到了。控制电压情况很好,模式转换得很快,加电情况很好。目前看见的是加电状态,只是温度稍微高了一些。我们将继续跟踪观察!”

此刻,西安卫星测控中心已成为哈尔滨工业大学人关注的焦点,在西昌的技术人员密切关注着飞行控制情况。远在北国哈尔滨的校园,正经历着欢庆发射成功、祝愿飞控胜利的不眠之夜。

进入轨道到第二圈,返回信号测控区最为关键,飞控组成员耐心等待从卫星上传来姿态方面的新信号。

徐国栋说:“卫星进入第二圈绕地飞行时,关键在于卫星太阳帆板按正常程序展开,表明卫星运行正常。”

在等待的间歇,飞控组成员调出了各种数据进行对比,与兄弟单位进行交流。

4月19日1时37分,各测控单位相继捕获到小卫星第二圈绕地飞行信号。飞控组人员全神贯注地盯着卫星传送的数据项目:

太阳帆板已经展开!

测控系统正常!

星务系统正常!

自控系统正常!

……

好消息连续传来,徐国栋情不自禁地拍了一下手,一直紧攥着手的顾学迈教授摊开了手掌,手心已是一片汗迹。

“可真是捏着一把汗啦!”顾学迈笑着说:“刚才说自己不紧张是假的。我负责测控系统的研制工作,如果测控系统出现故障的话,整个小卫星的运行正常将是一句空话!责任重大,哪能不紧张啊!”

此时,“试验卫星1号”显示系统显示,卫星运行模式正常进入惯性稳定模式,卫星各分系统工作正常。

当哈尔滨工业大学飞控组负责人耿云海向各兄弟单位汇报这些好消息时,测控大厅里响起一片掌声,人们为小卫星的正常运行而高兴。

飞控组成员对飞行情况进行了分析,通信系统运行正常,星务系统运行正常,自控系统运行正常。大家期待着小卫星第三圈绕地飞行信号能进一步验证小卫星运行情况。

4月19日3时18分,小卫星第三圈绕地飞行信号表明:小卫星已经进入对日三轴稳定模式,卫星姿态建立了稳定姿态。可以确认,小卫星运行情况一切正常,根据前3圈运行情况,卫星比预计的情况要好。

当小卫星再次飞离测控区时,坐在后排的西安卫星测控中心技术人员纷纷走到前排,向哈尔滨工业大学研制人员表示祝贺,向哈尔滨工业大学表示祝贺!

从4月19日开始,“试验卫星1号”开始进入实验阶段,将对卫星的自主管理和立体测绘等任务进行实验。

“试验卫星1号”研制和发射成功的关键是胜利完成实验任务,交付用户使用,飞行姿态正常和自主管理良好都是基础条件。

4月21日上午,一个好消息让飞控组感到振奋:经过数据处理,21日从卫星上下传的图像数据已正式成像。看着计算机处理出来的图纸,飞控组决定要进一步展开工作,力争在下午实现立体成像。

在“试验卫星1号”运行过程中,卫星自主管理的优越性让西安卫星测控中心的专家们也深感惊讶。“试验卫星1号”集成了多项新技术,其中一半的技术在国内是首次应用。

徐国栋说:“当小卫星发射升空后,在空中运行时由于受到了空间环境等方面的影响可能出现异常现象,这就需要通过其在空中自主诊断出哪个部件出现故障,按照科研人员事先设计的故障处理预案及时处理。科研人员通过测控想到各种可能会出现的情况,为小卫星设计编排了七八十条应急处理排除故障的预案。”

在4月21日下午的测控期间,飞控组从下传数据时发现,立体测绘成像可能出了问题。显示系统显示,立体成像数据下传不灵,下传数据含有无法识别的字节。同时,卫星下传数据时而正常,时而不正常。在测控系统捕捉到的时段不正常,在捕捉不到的时段正常。

刚刚活跃的气氛顿时沉静下来,飞控组成员分别进行了多次探讨。

4月21日晚,从西昌赶赴西安的校党委副书记李绍滨、小卫星总师曹喜滨等人召集全体研制人员举行飞控工作会议,通报了当前小卫星运行的故障情况,对小卫星立体成像数据问题的处理进行了讨论。

大家从设计思路出发,从各个备用方案的有效性入手,全力以赴地求解这一新问题。

飞控组最后决定,立即对小卫星测控程序进行梳理,同时启动预案处理突发情况。

4月21日晚至22日凌晨,当小卫星继续在轨飞行时,飞控组对飞控指令进行了调整,当再次发出飞行控制指令时,收到了一切正常的信号。

原来,这次突发事件只是一次技术识别的问题,在简单地调整了一下识别技术后,小卫星立体成像数据顺利下传,显示出了清晰的成像效果。

一夜奋战,凯歌高奏,大家精神振奋,击掌相庆。

4月22日清晨,小卫星正式向地面下传卫星立体测绘图像。

在早餐时,飞控组成员那一张张疲倦的脸上,终于露出了一丝难得的轻松。

从4月下旬开始,小卫星进入了长期管理阶段。哈尔滨工业大学飞控组继续对小卫星进行各项实验任务。飞控组先后对小卫星的测绘实验、自主管理实验等任务进行了实验验证,取得了第一手的实验资料。

2004年7月18日,“试验卫星1号”已绕距地球597公里高太阳同步轨道运行了1345圈,圆满完成了合同规定的在轨运行3个月的全部实验项目,演示验证任务取得圆满成功,标志着中国小卫星研制取得巨大胜利。