航天八院
12月18日下午,上海云天低垂、陰雨綿綿,龍華殯儀館莊嚴肅穆、哀樂低回,人們自發(fā)前來排起長長的隊伍,含淚送別我國優(yōu)秀的衛(wèi)星總體和控制技術專家、風云系列極軌氣象衛(wèi)星的開拓者之一孟執(zhí)中同志。
追風逐云幾經(jīng)磨礪不忘航天初心,耕宇牧星矢志不渝功成氣象強國。 “一個人活著,總要對國家、社會和人民有所貢獻,有所作為,那么到生命終止時,才不會遺憾。”孟執(zhí)中用一生踐諾,將自己最美好的時光、最旺盛的精力投入到風云衛(wèi)星的研制之中,推動我國氣象衛(wèi)星事業(yè)從無到有、從跟跑并跑到領跑,最終邁入氣象強國行列。
“能夠解決最實際的問題,才是科技之大為”
孟執(zhí)中畢業(yè)于華南工學院,進入蘇聯(lián)科學院進修,回國后便在中國科學院自動化研究所從事相關設計研究工作。
1965年,接受組織安排,孟執(zhí)中轉向我國第一顆人造地球衛(wèi)星工程設計和研究工作,主要負責東方紅一號衛(wèi)星地面測控中心和臺站的計算機的研制。
根據(jù)中央下達的任務,上海開始組織風暴一號兩級液體火箭和長空一號技術試驗衛(wèi)星的研制,統(tǒng)稱“七○一”工程。由于上海技術人員不足和缺少這方面的經(jīng)驗,經(jīng)推薦,孟執(zhí)中和十幾位科研人員一起,參加上海衛(wèi)星隊伍的組建。
他來到上海的時候沒有實驗室,也沒有一臺儀器。造衛(wèi)星的人就在華寧路劍川路那邊租農(nóng)民的房子住,那時候農(nóng)民住在里面,自己養(yǎng)豬養(yǎng)雞,號稱住在“養(yǎng)豬新村”。條件可以說是一窮二白,但大家學習的勁頭十足。孟執(zhí)中也是第一次負責衛(wèi)星總體,他只能邊干邊學,不斷挑戰(zhàn)自己。長空一號衛(wèi)星的研制,讓孟執(zhí)中由課題研究轉向了工程實踐:“能夠解決最實際的問題,才是科技之大為?!?/p>
長空一號首次在我國衛(wèi)星上采用計算機控制技術,當時,國際上衛(wèi)星計算機控制剛起步,孟執(zhí)中研究了在國內衛(wèi)星上采用計算機控制的技術,制定了衛(wèi)星計算機程控方案,組織并參與首臺星載計算機的研制,解決了衛(wèi)星在軌飛行靈活準確設置探測區(qū)等關鍵技術。長空一號技術試驗衛(wèi)星在1975年、1976年先后進行了三次成功的飛行試驗。
“當時真的想從塔架上跳下去”
1970年2月,周總理批準中共中央、國務院、中央軍委文件,下達了研制氣象衛(wèi)星的任務。“搞我們自己的氣象衛(wèi)星”,成了孟執(zhí)中畢生為之奮斗的夢!
風云一號,是我國自行設計研制的第一代在極地軌道上運行的氣象衛(wèi)星,主要任務是獲取全球的氣象云圖和海洋資料,用于天氣預報、氣象和海洋科學研究,為國民經(jīng)濟和國防建設服務。1988年9月7日,經(jīng)過近10年的努力,我國第一顆風云氣象衛(wèi)星成功發(fā)射,使我國成為世界上第三個擁有極軌氣象衛(wèi)星的國家。
但航天型號的研制從來不會一帆風順。1988年9月4日,風云一號A星即將發(fā)射。指揮員發(fā)出命令:“5小時準備!”就在這時,發(fā)射控制中心的控制臺上一下子失去了衛(wèi)星所有的遙測信號,發(fā)射不得不中止。在場所有人的眼光投向了衛(wèi)星試驗隊。
風云一號衛(wèi)星工程總師任新民下令就地檢查,衛(wèi)星的回轉平臺被打開,風云一號衛(wèi)星總設計師孟執(zhí)中、姿控系統(tǒng)主任設計師徐福祥帶著試驗隊員爬上了幾十米高的塔架,給風云一號氣象衛(wèi)星做了一次終生難忘的“手術”。直到傍晚才查清故障原因,原來是遙測機的CMOS電路在特定的情況下發(fā)生了“栓鎖”。試驗隊組織人員取下遙測機,進行返修,終于在第二天早晨將修復后的遙測機裝入衛(wèi)星,等待發(fā)射。
就在風云一號A 星升空的第39天,意外又發(fā)生了。在國家衛(wèi)星氣象中心的云圖接收、處理工作室里,人們發(fā)現(xiàn),衛(wèi)星姿態(tài)發(fā)生變化,云圖慢慢偏斜,最后只留下地球的一條弧線,衛(wèi)星失控了。一旁的國家氣象局局長鄒競蒙急切地問:“還有辦法嗎?”孟執(zhí)中無言以對。由于沒有安裝備份設備,眾目睽睽下,我國第一顆氣象衛(wèi)星慢慢消失在太空。風云一號A 星在升空僅僅39天之后,結束了短暫的“生命”。
“失敗的教訓比成功的經(jīng)驗更寶貴”
緊隨其后的風云一號B星同樣留下了遺憾。1990年9月3日,風云一號B星由長征四號甲運載火箭成功發(fā)射,及時為第十一屆亞運會提供氣象預報。但十多天過后,衛(wèi)星開始出現(xiàn)異常,隊員們及時通過地面處理完成了修復,但同時遇到了一個更加棘手的故障,B星在元器件選用和軟件設計上留下了未進行抗輻射加固的漏洞,計算機電路芯片在空間高能粒子轟擊下容易產(chǎn)生單粒子翻轉問題,隨時會引發(fā)計算機工作失常,姿控系統(tǒng)故障。唯一的補救方法只能加強地面對衛(wèi)星的監(jiān)視,及時糾錯減少損失。
孟執(zhí)中和徐福祥帶領衛(wèi)星總體和姿控系統(tǒng)設計人員,分兩個工作組,輪流在西安衛(wèi)星測控中心值班,配合中心人員,抓住衛(wèi)星每天僅有的六次飛臨中國境內的機會,監(jiān)視衛(wèi)星在軌工作情況,采取補救措施,全力以赴挽救衛(wèi)星。
1991年2月14日,正是大年三十。白天的三軌測量都很正常,衛(wèi)星一點毛病沒有,很穩(wěn)定。到了晚上,突然衛(wèi)星云圖發(fā)生扭曲,并不停地滾動,控制系統(tǒng)出了問題!隨后75天里,一場世界航天史上罕見的衛(wèi)星地面營救行動開始了。工作人員不間斷地輪流值勤,一次次地挽救了衛(wèi)星,使之恢復了正常工作,即便如此,它的壽命卻大打了折扣。風云一號B星斷續(xù)工作到1992年11月,在軌累計正常運行285天,未能達到一年的設計壽命指標。
孟執(zhí)中鼓勵團隊:“失敗的教訓比成功的經(jīng)驗更寶貴。不怕失敗、勇于創(chuàng)新、堅韌不拔、奮發(fā)圖強,為航天事業(yè)再創(chuàng)新輝煌。”
“把衛(wèi)星的可靠性和性能放在同等地位”
1994年1月,組織安排孟執(zhí)中繼續(xù)主持風云一號02批衛(wèi)星的研制工作。此時正值衛(wèi)星研制隊伍最不穩(wěn)定的時期,一方面“造導彈的不如賣茶葉蛋的”,需要兼任509所所長的孟執(zhí)中四處“化緣”;另一方面A星、B星的坎坷也使得“造星不如租星”的觀點再度興起。
這一年孟執(zhí)中已60歲,他表示:“風云一號衛(wèi)星雖然發(fā)射成功了,但運行壽命沒有達到預定的要求,沒有一個好的結果,我是不會離開這個崗位的……”孟執(zhí)中在風云一號02批C星初樣研制動員會上的一席話,極大地凝聚和鼓舞了衛(wèi)星研制團隊。
孟執(zhí)中分析,風云一號A星、B星未完成任務的原因,不在于性能指標沒有達到要求,而是由于可靠性不高造成中途夭折。當時還有人說風云一號是“玩具星”“短命星”,這些都讓研制團隊下定決心要提高質量、增強可靠性。于是研制一顆長期可靠穩(wěn)定運行的業(yè)務應用氣象衛(wèi)星成為團隊共同的目標。
在樹立團隊的質量意識的同時,孟執(zhí)中帶著大家一起研究衛(wèi)星工程研制的標準、規(guī)范和質量措施,解決姿控系統(tǒng)長壽命、電源可靠性、空間抗輻照等問題, 將風云一號衛(wèi)星研制過程中出現(xiàn)的問題和解決之策匯編成冊,成為衛(wèi)星可靠性設計和排故方案的典型教材。風云一號C星姿控分系統(tǒng)設計之初,孟執(zhí)中帶領大家對自主故障識別和重組系統(tǒng)等方面做了全面修改和完善,軟件可靠性水平也有了很大提高。
1999年5月10日,風云一號C星成功發(fā)射,在軌穩(wěn)定運行達7年之久,超期服役5年。該星完成了我國氣象衛(wèi)星研制歷史上由屢遭挫折到圓滿成功的完美轉身,被譽為“太陽同步軌道長壽第一星”,揭開了我國長壽命高可靠性衛(wèi)星運行歷史。作為我國第一顆三軸穩(wěn)定太陽同步極地軌道業(yè)務氣象衛(wèi)星,該星突破了三軸穩(wěn)定姿態(tài)控制技術等多項關鍵技術,翻開了我國氣象衛(wèi)星事業(yè)上新的一頁。
風云一號C星的性能一舉達到了當時國際同類氣象衛(wèi)星的先進水平。2000年8月,世界氣象組織將風云一號C 星列入世界業(yè)務氣象衛(wèi)星序列,為全世界提供氣象服務。而C星的成功發(fā)射,也被作為我國20世紀最后一年的三件大事之一,鐫刻于中華世紀壇。
“把航天事業(yè)和航天精神傳承下去”
20世紀末,全球氣候和生態(tài)環(huán)境惡化,我國急需發(fā)展全球氣象和環(huán)境監(jiān)測綜合型的對地觀測遙感衛(wèi)星。國家氣象局在氣象工業(yè)發(fā)展規(guī)劃中提出,要抓緊研制發(fā)展我國第二代極軌氣象衛(wèi)星風云三號。1999年,國家正式批準風云三號立項研制,任命孟執(zhí)中兼任風云三號衛(wèi)星總設計師。
與風云一號相比,風云三號衛(wèi)星在技術水平上跨出了一大步,風云一號衛(wèi)星只有一種主要有效載荷——掃描輻射計,能形成氣象云圖,而風云三號衛(wèi)星上要搭載11套科學儀器,除了可見光、紅外光學遙感系統(tǒng),還有微波遙感系統(tǒng),能夠獲取全天候、全天時、三維的氣象數(shù)據(jù),能獲取中長期天氣預報所需要的全球氣象資料。孟執(zhí)中主持設計了裝載有可見光、紅外及微波共11種遙感儀器,高數(shù)傳速率和數(shù)據(jù)存儲容量大的新一代極軌氣象衛(wèi)星方案。提出了采用計算機多機網(wǎng)絡的星務管理設計方案,指導并參與帶有單翼太陽電池陣、多撓性體、多轉動部件的高精度、高穩(wěn)定度姿軌控系統(tǒng)研制工作。
控制這樣一個復雜的具有動力學特性的應用衛(wèi)星,簡單沿用風云一號衛(wèi)星控制方案,是難以達到控制精度和穩(wěn)定度要求的。他帶著風云三號副總設計師董瑤海、主任設計師程衛(wèi)強蹲點在控制所,與姿控系統(tǒng)邊討論、邊試驗、邊修改方案。經(jīng)過一段時間的集中辦公,進行了方案的子系統(tǒng)和模塊的重新設計,編制了相關軟件,徹底解決了姿控系統(tǒng)性能與可靠性這對矛盾,這一方案現(xiàn)被多個八院抓總研制的衛(wèi)星姿軌控系統(tǒng)所借鑒。
孟執(zhí)中注重發(fā)揮青年一代設計師的作用,放手讓青年骨干去做。為此,他向領導多次推薦和請求,盡快讓年輕的技術骨干擔當起風云三號衛(wèi)星的研制重任。2006年,經(jīng)上級機關與衛(wèi)星用戶同意和批準,孟執(zhí)中卸任風云三號總設計師職務,由董瑤海接任。不久,國防科工局任命孟執(zhí)中為風云三號工程副總設計師,繼續(xù)關心和支持風云三號衛(wèi)星的研制進展。
在孟執(zhí)中的指導下,風云三號產(chǎn)品保證大綱、正樣設計評審管理規(guī)定、產(chǎn)品交付驗收管理辦法等一系列型號研制管理要求和規(guī)范,下發(fā)到各研制單位規(guī)范和指導型號研制工作。孟執(zhí)中特別關注風云三號衛(wèi)星上的20臺單機35個轉動部件,他組織團隊研究擬定對轉動部件研制過程質量控制與管理、轉動部件的試驗與檢測的要求,以及轉動部件產(chǎn)品的可靠性保證與評價要求,請用戶和國內專家把關,梳理形成標準文件《空間轉動部件性能測試規(guī)范》等,統(tǒng)一了轉動部件的研制要求。
2008年5月27日,風云三號衛(wèi)星精確入軌,掀開了我國氣象衛(wèi)星史上的新篇章。用戶在風云三號A 星業(yè)務應用試運行啟動儀式上,對風云三號A 星給予了高度評價:“風云三號A 星投入業(yè)務試運行,標志著我國極軌氣象衛(wèi)星成功實現(xiàn)了技術升級換代,實現(xiàn)了新的跨越發(fā)展。風云三號衛(wèi)星的探測水平已接近并部分超過歐美同類在軌衛(wèi)星的水平,標志著我國氣象衛(wèi)星及遙感儀器探測水平邁上了新的臺階?!?/p>
孟執(zhí)中在一次與青年職工的座談中說道:“我們作為中國航天的第二代,現(xiàn)在的工作,做出來的成績,發(fā)展的規(guī)模,當時還是個希望,現(xiàn)在已經(jīng)變?yōu)楝F(xiàn)實了。我們的愿望就是年輕人一定要把這個班接好,把好的東西繼承下來,把真正支撐中國航天發(fā)展的精神傳遞下去,這個是我的愿望?!?/p>