——北斗卫星导航工程中的我校部分优秀学子风采
卫星总师的性格
——记北斗三号副总设计师谢军
卫星研制,不仅系统繁多、结构复杂、工程期长,而且投资巨大、风险超高。因此,作为卫星系统研制总设计师,需要具备吃苦耐劳、锲而不舍的坚强毅力,视野开阔、思维严谨的学术品质,顺时不骄、逆境不馁、临危不乱的沉稳性格。
有人说:“谢军的性格,生来就是块当总师的料。”
你看,卫星发射成功了,指挥大厅一片欢声雷动,谢军稳稳坐在那,不紧不慢地鼓掌,脸上还是平时那抹淡淡的笑容。同志们纷纷拥上来与他握手庆贺:“谢总,我们成功了!”而他只是轻轻地说:“这次,我们成功了。”让人听了,总觉得后边还有一句潜台词——“这次成功已经过去,以后的成功需要努力”。
这份淡泊与沉稳,让人油然联想到晴天丽日、风平浪静的大海,深邃、博大而不张扬;想到平地崛起、高耸云天的山峦,任尔风狂雨骤,我自岿然不动,年复一年、日复一日,用默默的坚持与坚守,把一草一木聚集凝结为一道别样翠绿的风景。
谢军1982年从国防科技大学电子技术系雷达专业毕业后,被分配到位于西安的中国航天科技集团空间技术研究院504所工作。凭着一股子认真踏实劲和一批创新性很强的工作成果,先后成为504所最年轻的研究员、最年轻的副所长、最年轻的所长。
2003年秋,谢军担任北斗二号卫星系统总设计师。
他放下“系统总师”架子,俯下身子,深入下属各系统、各部门,向老专家、老师傅们拜师求教,对每个部件、每个产品、每个问题,打破砂锅问到底,不弄明白缠着不放。下属的同志感动地说:“谢总啊,你这股子学习劲头,比刚分来的那些学生娃还认真啊。”
谢军听了,扶扶眼前的眼镜说:“别看我现在是总师,管整个卫星系统,可在一些局部技术问题上,我确实是个刚毕业的学生,还得认真向大家请教呢。”
星载铷原子钟(简称“星载铷钟”),是北斗系统建设绕不开的“拦路虎”,也是关键技术中的关键。谢军对其研制不仅精心布局,对其质量问题更是“严防死守”。 第一台星载铷钟研制出来后,经常出现突跳,精度很不理想。为指导研制单位解决问题,他经常深入一线与大家一起分析原理、掌握一手材料;关键时刻,他寸步不离实验室,亲眼看着大家做产品实验,不放过一个疑点、一丝误差,直到看到最后实验结果才离开,常常在实验室数十个小时,甚至几个昼夜不合眼。这些年来,他定期到星载铷钟研制单位查看铷量消耗评价试验,确定星载铷钟的充铷量安全范围,预估铷钟寿命,并严格、规范地记录各种数据,哪怕工作再忙,他也坚持不懈。
北斗导航卫星系统,由若干分系统、数十个支系统组成,一颗卫星由数百种、上万个设备和零部件构成,遍布全国东西南北的数十家研制生产单位,都需要他这个总设计师去检查指导,把好每一个产品的质量关。为此,他每年有三分之一时间,不是待在基层,就是在前往基层的路上,坐火车、乘飞机、开会讨论、协调工作、组织联调联试,成为谢军的工作常态、生活状态。
谢军的业务单位,既“害怕谢总来”,又“盼望谢总多来”。
“害怕谢总来”,是因为谢军是奔着问题来,而且他还原则性特强,尤其对产品质量问题,更是“不容商量”“寸步不让”,为此“吵架”成了家常便饭。
他们“盼望谢总多来”,是因为谢军不论去哪,都是奔着解决问题去的,而且总能抓住问题的根本和关键,提出科学妥善的解决办法,当他离开时,所有问题,哪怕再难的问题,都不是问题了。
那年,型号“两总”决定采用国产化行波管放大器。负责研制行波管放大器的单位,费了九牛二虎之力终于研制出6台。可是,谢军在认真检查这6台产品的各性能指标后,发现个别指标与上星要求还有些小差距。谢军当即决定:“全部重做。”
说完,他立刻召集卫星各系统负责人协调会,分析产品性能指标“小差距”的原因,找出关键部位、关键部件,指示产品研制部门扭住关键、围绕核心抓整改的同时,组织其他系统积极配合,调整相应指标,齐头并进,集智攻关,仅用一个多月完成产品性能提升,达到了上星指标,既保证产品质量“零失误”,又确保卫星上天“不延误”。
“火箭女神”
——记北斗工程运载系统总设计师姜杰院士
“长三甲”系列火箭“牵手”北斗,劲舞长空,被广大网友誉为“北斗男神”。然而,站在这位“男神”身后,给予它支撑、赋予其力量的却是一位“火箭女神”:北斗导航系统运载系统总设计师、“长三甲”系列火箭总设计师、中国科学院院士姜杰。
姜杰1983年以优异的成绩在国防科技大学结束本科学业后,被分配到航天科技集团一院12所,开启了梦寐以求的航天人生涯。
工作两年后,敏锐地意识到知识更新日新月异的姜杰,于1985年报考了一院的研究生,师从著名火箭专家孙思礼教授,深造火箭姿态控制专业,并开始结缘“长三甲”系列火箭。1988年,姜杰硕士毕业后,领导便把她作为科技骨干加强到“长三甲”任务团队中。她作为火箭飞行控制、可靠性技术专家,通过潜心研究、不断创新,开拓了火箭直接入轨发射深空探测器、中高轨卫星的新领域,在“长三甲”系列火箭发展史上实现一系列突破和跨越:突破了火箭三维大姿态飞行控制技术,实现了火箭从固定轨道面到三维空间各种轨道发射的跨越;突破了发射高轨卫星直接入轨的火箭上面级技术,实现了从发射转移轨道到直接进入工作轨道的跨越;突破了火箭直接地月转移轨道发射技术,实现了火箭从地球轨道到星际轨道发射的跨越;突破了火箭控制系统高可靠性设计技术,促进了火箭从航天工程试验到高可靠发射的跨越……这些成果不断推进“长三甲”日臻走向成熟、完美,姜杰的人生也不断得到升华:设计员、副主任设计师、主任设计师、型号副总设计师、型号总设计师。2015年,姜杰当选中国科学院院士——中国航天领域首位女院士——人们心目中光华绚丽的“火箭女神”!
然而,在接受记者采访,记者称赞她是“中国航天唯一女院士”时,姜杰却对那个“女”字很不以为然,说:“航天发射,只能成功,不许失败;航天军中,只有‘男人’,没有‘女人’。航天,让‘女人’走开;航天,不相信眼泪。”
航天是高风险领域,作为主力型号系列火箭的总师,面对的压力的确太大。姜杰深有体会地说:“每个航天发射项目,国家投资数以十亿计。这巨大的投资,就像一块巨石压在航天人心头上。运载火箭在航天任务链上,跑的是第一棒,它必须跑出水平,争取优势,否则就是整个任务提前下课。而火箭系统结构相当庞杂,有几万个零部件,而且都是人工安装,一个零部件都不能出差错,甚至哪个螺丝钉多拧或者少拧一圈,都有讲究,拧得不到位或拧过头,都有可能酿成大事故。几年前美国一次航天发射失败,就是因为一个小小的连接杆松动导致火箭爆炸。这些风险和压力,无论你是男人,还是女人,都是一样的,都要去承受。而作为总师,无论你是男总师、还是女总师,责任也是一样的,都需要勇敢地面对!”
每次火箭发射,她都要提前一个月来到发射中心,每天工作十六七个小时,整天泡在火箭厂房和发射场区,12层楼高的发射塔架,她每天要爬上爬下好几趟,组织大家模拟火箭发射时可能出现的各种问题,逐个系统排查隐患,逐个问题“归零”,确保火箭上万个零部件运转正常。
从此后,每次火箭发射成功后,不管是深夜还是凌晨,也不管身体多么疲倦,姜杰都要坚持留在指挥大厅,继续工作几个小时,仔细分析火箭飞行数据,总结得失,找出利弊,然后最后一个离开。用她的话说,每一次成功,都是蜕变;每一次成功,都是新的开始。
……
2010年,北斗导航卫星进入密集发射期,探月工程、通信卫星、气象卫星发射等重大任务也随之压上,“长三甲”在六七年内竟要发射近50次,每年8至10次,最多的一年近20次。如此高密度发射,在国内从未有过,在国际上也十分罕见。
有人给姜杰算了一笔账,进入高密度发射以来,她每次发射要在西昌工作一个多月,一年就是近十个月左右,再加上往返于西昌、北京的时间,一年在家的时间还不够两个月。六七年下来,发射场区的客栈熟得像家,而北京的家倒像客栈了。
铸造“火箭心脏”
——记长征火箭氢氧发动机总设计师罗巧军
发动机,要为运载火箭(包括卫星)提供强大、精准的动力,是火箭系统中最复杂、最关键,也是最脆弱的部分,因而有人称之为“火箭心脏”。
长征火箭氢氧发动机总设计师罗巧军,是从我校走出去的另一位“火箭女神”。
罗巧军出生于航天世家,在父母的航天故事熏陶下长大。然后,这些航天故事又引导她走进了国防科技大学学习火箭发动机专业,开始与火箭“心脏”结缘。再然后,就是天公作美,让她成为航天科技集团六院发动机攻关队伍的一员,开始了与“长三甲”系列火箭氢氧发动机数十年的缘分。
刚到火箭发动机研究院时,她和绝大多数青年大学生一样,显得有些懵懂和青涩。但大家很快发现,她做什么事都特别认真、细致、负责,遇到不懂的问题,从不绕道走,而是“打破砂锅问到底”,不厌其烦向专家、同事请教,而且特别喜欢与大家讨论甚至争论问题。几年后,大家又发现她记忆力超强,几年前的文件、资料,甚至近乎海量的实验数据,她都能信手拈来。再后来,大家又发现她做事情有股子韧劲,遇到天大的难事,都一不做、二不休,哪怕撞到南墙上,也坚决不回头。
研制氢氧发动机氢涡轮泵时,型号总师组决定上难度最大、也最前沿的超临界转速工作的柔性转子技术。她一接受任务便与各种难题较上了劲儿,绞尽脑汁想办法,挖空心思出招儿,经过近3年的“食不知味、寐不安枕”,终于完成改进任务,超临界转子动力振动问题得到有效解决,发动机研制工作取得重大进展。
罗巧军做事,既有股子“倔犟劲”,还有股子“灵巧劲”。
校准试车不分解交付技术,是氢氧发动机技术发展的里程碑。欧美国家前些年已经攻克这个堡垒,而时至世纪之交,我国依然没有全面启动该技术攻关。2002年,我国正式启动校准试车不分解交付技术研究,年仅37岁的罗巧军被任命为课题负责人。
拿下校准试车不分解交付技术,需要攻克诸多技术“堡垒”,如整机静密封的氦质谱检漏、动密封的验收标准、整机真空干燥处理等等,而实现发动机整机氦检漏,则是这些“堡垒”中的“核心堡垒”。
过去对发动机进行氦检漏时,都是对发动机分解后进行。在整机(即不分解)情况下,如何进行氦检漏呢?大家坐在一块想办法。起初,讨论热闹,大家你一言、我一语献计献策,先后提出十几个方案,但都被大家否决了。热闹的会场渐渐陷入沉默。
静寂中,一直在静思的罗巧军开口了:“咱们可以利用氦气和空气搭配吹除的方法……”她这句话,就像一颗石子击破了眼前的一层小薄纸,让大家的目光豁然开朗了,“对呀,这办法说不定可行”“我们怎么没想到呢,还是罗总厉害”“赶紧试验,看能否走得通”……
缜密的理论分析和计算得出初步结果:还“真能走得通”!
方向和路线确定后,罗巧军带领团队奋不顾身攻击前行。经过近一年“正常攻关”“非人生活”,终于攻克发动机整机氦检漏难关,成功申请了国防专利。
氢氧发动机技术发展里程碑——校准试车不分解交付技术,随之顺势拿下,获得国防科技进步一等奖!
2009年8月31日,对于罗巧军来说,是个终生难忘的“黑色日子”。卫星发射在即,“长三乙”三级发动机,也就是氢氧发动机突然出现推力异常征兆。当测试人员向她报告时,她仿佛听到一声惊雷,脑海被炸得一片空白。
短暂惊愕后,罗巧军马上意识到自己作为总师的责任。在各级领导、老专家的支持和帮助下,她迅速组织策划归零方案,故障模式分析、产品状态复查、验证试验、后续改进措施、正常的研制工作“五条战线”同时展开,先后进行了10次组合件验证试验,发动机故障归零报告修改了20多个版本,完成配套支撑报告21份。她就像“永动陀螺”,不知疲倦地在办公室、车间、试验站之间旋来转去。
一天,她和同事加班到深夜时,突然感到腹部一阵揪痛,然后身上“唰”的冒出一层冷汗,脑袋一阵天旋地转,险些倒在工作台旁。同事赶紧把她扶到医疗室。
检查结果出来了,竟然是饿的。她已连续三餐忘了吃饭
北斗东南飞
——记北斗卫星导航工程测控系统副总设计师陈韬鸣
一般卫星发射都是朝正东方向,由于北斗导航卫星星座的特殊性,北斗卫星只能向东南飞。这是我国航天史上从未有过的新射向!
新射向,要求卫星测控要有新模式、新方法。北斗导航卫星系统副总设计师陈韬鸣,在总设计师吴斌领导下,毅然挑起了新射向卫星测控方案总体设计重任。
1970年10月出生于湖北天门的陈韬鸣,其父母虽然终生务农,但教育孩子却有着长远目光。陈韬鸣还在上初中时,父亲就经常给他买回一些科普读物。那年暑假,父亲特意给他买了一本介绍美国阿波罗登月计划的《探索》杂志,让陈韬鸣看得津津有味、废寝忘食,也让他幼小的心灵萌生了“以后要当航天科学家”的执着梦想。为了这个梦想,他在高中毕业取得优异高考成绩后,义无反顾地走进国防科技大学,并坚定不移地选择航天技术专业。1993年本科毕业后,陈韬鸣被分配到西昌卫星发射中心,从事航天发射工作三年后,重返母校国防科技大学,先后完成硕士、博士学业,于2002年调到航天工程技术研究所,开启航天测控技术探索之路。此后,陈韬鸣先后参加多项卫星工程预研、立项和卫星测控任务,其中作为主要完成人参与了多种型号测控总体工作,完成了军用卫星测控密码系统总体技术研究、天地一体化测控系统总体技术研究、大型运载火箭发射测控及多星早期轨道段测控总体技术研究等多项预研课题研究,并先后担任多种型号任务测控系统副总设计师。
新射向,向陈韬鸣的测控技术创新提出了新挑战。陈韬鸣和团队成员把新射向当作科技创新、施展才华的新平台,把科技创新路上的一个个高坎深涧,当作推动国家卫星测控技术跨越式发展的新机遇,勇于开拓、锐意进取,实现了中国卫星测控多项技术突破。
北斗东南飞,飞出了中国卫星新轨道,也飞出了安全控制新要求。新射向轨道下方,大部分为人口密集区,城镇星罗棋布,重要目标众多。测控系统不仅要确保火箭助推器、一级火箭、二级火箭、整流罩分离后降落地球时,避开上述区域和目标,避免人员伤亡、财产损失,而且要确保火箭安全飞行,若出现异常要及时引爆火箭,避免造成更大损失。陈韬鸣带领团队经过缜密计算,找到了火箭助推器、一级火箭、二级火箭、整流罩最佳分离时机和方案,完成了安全管道、告警管道和炸毁管理设计,为北斗东南飞筑起多重“安全围栏”。
北斗东南飞,飞出了北斗导航工程新气象,也飞出了中国航天“一箭双星”新创举。“一箭双星”给星箭分离带来新难度,给测控系统造成了新难题。北斗二号“双星”,采用“串联”方式与火箭对接,星箭分离时两颗卫星极易碰撞,而且其中一颗卫星“半隐身”于箭体中,不能收到分离信号。针对这一情况,陈韬鸣带领大家巧妙地为“姐妹俩”设计了“两次分离”方案,即首次发出星箭分离信号,让“姐姐”脱离“妹妹”,然后把火箭调整到能收到测控信号的轨道上,再发出让“妹妹”脱离火箭的信号。这样,就让“姐妹俩”顺利脱离火箭,而且相互拉开了距离。到了北斗三号发射时,“姐妹俩”改为“并联”方式与火箭对接,到了需要星箭分离时,地面遥控火箭快速旋转,卫星利用离心力脱离箭体,并彼此拉开距离,防止相互碰撞。如此“一次分离”,虽然程序简单便捷了,但新的难题又接踵而至,那就是火箭起旋的速度太快,卫星可能收不到分离信号,而起旋太慢“姐妹俩”又拉不开距离,可能发生对撞。陈韬鸣带领团队经过一番艰苦细致的模拟计算,终于设计出让火箭起旋不紧不慢、恰到好处的测控方案。
……
专家们认为,在北斗测控系统“两总”领导下,陈韬鸣带领团队建设了我国首条中高轨卫星东南射向运载火箭测量带,形成了西昌发射场东南射向运载火箭测控支持能力,拓宽了测量网布局范围,解决了中高轨卫星发射及早期轨道段卫星测控支持难题,构建了中高轨卫星发射及早期轨道段双星同时测控的系统解决方案,并在航天任务中首次采用一体化试验信息传输技术,为北斗卫星发射,尤其是“一箭双星”发射测控奠定了技术基础。