文/宋皓薇

1991年2月14日，除夕。

我國第二顆氣象衛(wèi)星——風云一號B星在900公里高度的軌道上運行，經過地球極區(qū)和南大西洋上空的帶電粒子密集區(qū)時，因受空間高能粒子轟擊，星上計算機工作紊亂，衛(wèi)星姿態(tài)失控。若不及時搶救，曾向地面源源不斷發(fā)送高質量氣象云圖資料的它，將會變成一顆“死星”，落成太空多余物。

沒有煙花，沒有春晚，沒有團圓飯。風云衛(wèi)星戰(zhàn)線上每一個人的心都為天上的衛(wèi)星緊緊揪著。

75天廢寢忘食，75天艱苦努力。1991年5月2日，隨著“衛(wèi)星捕獲地球成功”聲音落地，西安測控中心大廳內響起雷鳴般的掌聲。

事后，風云一號氣象衛(wèi)星總設計師孟執(zhí)中帶領設計師徹底梳理A星和B星的問題，總結匯編成四冊：《衛(wèi)星總體與分系統部分》《衛(wèi)星子系統與整機部分》《衛(wèi)星評價與應用》和《衛(wèi)星故障分析與對策》。

這為后續(xù)衛(wèi)星可靠性設計和排故提供了很好的借鑒和參考。風云一號B 星的搶救技術飛輪磁控制系統方案于1992年獲得了航空航天工業(yè)部科技成果一等獎、1993年獲國家重大科技成果二等獎。

那時，工程總設計師任新民說：“失敗的教訓比成功的經驗更寶貴。我們不怕失敗，但不忘記失敗?！?/p>

這也許是航天科技工作者取得成功的真諦。

▲1988年9月7日，長征四號甲運載火箭成功發(fā)射風云一號A氣象衛(wèi)星

從A 星走來——正視失敗、超越失敗

不經風雨，怎攬風云？風云一號B星自誕生之日起便載有這般豪情壯志。

1988 年9 月7 日，風云一號A 星發(fā)射成功。10 月15 日，衛(wèi)星姿態(tài)失控，沒有達到預定的半年考核壽命。

風云一號A 星的夭折，更激發(fā)了孟執(zhí)中研制高可靠衛(wèi)星的決心。在研制風云一號B 星時，孟執(zhí)中與研制人員在關鍵設備上增加了備份，彌補了A星的不足。

其中，修改最大的是姿態(tài)控制系統。姿控系統以A 星的控制系統方案作為主控手段，增加了備份星在計算機和偏置動量飛輪控制方面的備份方案，增加一整套備份系統。

同時，風云一號B 星在硬件和軟件設計上采用了多種技術手段，使姿態(tài)控制系統的可靠性有了明顯提高；采取一系列防污染設計的措施，解決掃描輻射計紅外通道受水汽污染問題，改造了發(fā)射場的測試環(huán)境，同時增加了輻射致冷器二級冷塊加熱去污措施……

其間，熱控分系統主任設計師沈琮和負責電源系統的馮鐵榮等一起做試驗分析，摸清了鎘鎳蓄電池的充放電特性。孟執(zhí)中給予了他們關鍵性的指導。他們復現了衛(wèi)星在軌時的充放電故障現象，解釋了鎘鎳蓄電池充放電的溫度特性。

衛(wèi)星總指揮韋德森在總結時說：“為了提高可靠性，蓄電池的溫度控制不能超過25 攝氏度，最好給電池溫控‘吃小灶’，不超過20攝氏度?！?/p>

▲風云一號氣象衛(wèi)星

這一原則不僅指導了B 星的設計，還被推薦給資源一號衛(wèi)星的熱控主任設計師，在資源一號衛(wèi)星上也得到成功應用。它成為后續(xù)衛(wèi)星型號蓄電池溫度控制的設計原則，至今還在遵守。

1990 年9 月3 日8 時53 分，風云一號B 星由長征四號運載火箭送入預定軌道。其間經過一次“排故”小插曲后，衛(wèi)星開始源源不斷地向地面發(fā)送高質量的氣象云圖資料。衛(wèi)星工作一切正常，研制人員歡欣鼓舞，沉靜在一片喜慶之中。

重蹈A星覆轍

1991年2月14日，這天對于從事了一輩子航天科技工作的孟執(zhí)中來說至今記憶猶新。那是中國的傳統節(jié)日——大年三十，孟執(zhí)中帶領工作小組成員，在西安衛(wèi)星測控中心執(zhí)行任務。

當天晚上9 時，北京氣象衛(wèi)星地面站發(fā)現衛(wèi)星云圖發(fā)生扭曲，并不停地滾動。“又是控制系統出了問題！”在西安衛(wèi)星測控中心招待所宿舍的孟執(zhí)中意識到，B星開始重蹈A星覆轍。

深夜，正在家中歡度除夕的控制系統主任設計師徐福祥接到從西安衛(wèi)星測控中心打來的電話：風云一號B星因受空間高能粒子轟擊，星上計算機工作紊亂，衛(wèi)星姿態(tài)失控，必須立即搶救！

經分析，衛(wèi)星以每分約10 轉、章動角估計大于40 度的狀態(tài)在天上亂轉。按說，風云一號B 星的姿態(tài)控制系統已設計了故障自主診斷、系統重構和全方位姿態(tài)捕獲等功能，處理一般的故障應是綽綽有余的。然而星上的儲氣（動力源）已耗盡，這意味著，衛(wèi)星已失去自我搶救的動力。

當天晚上，孟執(zhí)中與徐福祥在電話中商討，取得一致意見后，立即調整偏置動量輪到最大值。

啟動大飛輪后，衛(wèi)星章動運動明顯減小，衛(wèi)星太陽電池陣供給電流從0～8 安的快速起伏，轉為6～8 安的較平穩(wěn)供電，為后來搶救衛(wèi)星提供了有利條件。

徐福祥接到孟執(zhí)中的電話后，第二天天剛亮便趕到上海虹橋機場。但是飛往西安的飛機春節(jié)全部停飛，無奈之下，徐福祥又趕到火車站，懷著忐忑的心情登上了列車。

大年初二，當徐福祥趕到西安衛(wèi)星測控中心時，他看到已幾天幾夜未安穩(wěn)合眼的戰(zhàn)友們投來期盼的目光，感受到了孟執(zhí)中對他的信任和期待。工程總師任新民、衛(wèi)星總指揮韋德森以及航空航天工業(yè)部領導等也隨后從北京趕來。

徐福祥提出了用3 根磁棒來挽救衛(wèi)星的初步設想，受到了在場領導和專家的高度重視。測控中心立即成立衛(wèi)星搶救小組，韋德森任組長，孟執(zhí)中和徐福祥任副組長。同時，測控中心成立了搶救技術組，徐福祥任組長，成員有高火山、董瑤海、華振武、朱海園等，搶救衛(wèi)星的策略和方案由徐福祥牽頭，孟執(zhí)中把關。

五院也先后派出了陳義慶、嚴拱天、章仁為等控制技術專家來西安擔任技術顧問。楊嘉墀院士不顧年老體弱，在搶救衛(wèi)星的關鍵日子里趕來，進行現場指導。

衛(wèi)星搶救小組成員經過反復分析、討論，提出了搶救這顆衛(wèi)星的技術總策略，即：首先明確失控衛(wèi)星運動方式，在地面進行失控衛(wèi)星動力學仿真；其次保證太陽電池有一定的輸出，為進一步制定搶救策略打下基礎。

就在大家為搶救風云一號B 星而日夜奮戰(zhàn)時，航空航天工業(yè)部的白拜爾總工程師也來到西安。他勉勵大家：“我和航天部的領導充分相信你們一定會想出辦法。成功搶救這樣一顆幾乎無法挽救的衛(wèi)星，將是一件非常了不起的大事?！?/p>

▲1988年9月7日，風云一號A氣象衛(wèi)星發(fā)回的第一張云圖照片

衛(wèi)星捕獲地球成功

在那些日子里，大家夜以繼日地深入思考，推導公式，尋找解決方案。

通過高火山、董瑤海等的仿真和分析計算，小組在整個搶救過程中始終有效地監(jiān)視著衛(wèi)星旋轉的姿態(tài)。

同時，小組還找到了通過星上地平儀數據確定衛(wèi)星在旋轉過程中何時指天、何時指地的方法，從而發(fā)現了通過星上計算機已有軟件的組合控制3 根磁棒通電相位的方法。該方法又被稱為磁棒通電的“電子開關”。

華振武和朱海園等完成了消旋力矩的數學仿真，選擇了最佳參數，使衛(wèi)星的快速旋轉很快得到了控制。

衛(wèi)星經過10 天左右的消旋，旋轉速率從每秒60度下降到每秒幾度左右。

為將搶救方法全部轉換成西安衛(wèi)星測控中心可以實施的地面操作計劃，徐福祥多次給衛(wèi)星測控中心的同志上課，向他們詳細講述搶救衛(wèi)星的方法、地面仿真的方法，以及如何將其轉換成操作實施計劃。

在測控中心的大力配合下，經過75天的艱苦努力，風云一號B 星終于在1991年5月2日恢復正常工作。

孟執(zhí)中清楚地記得，當時西安衛(wèi)星測控中心的大廳內鴉雀無聲，大屏幕上顯示著衛(wèi)星正緩慢“滾”向飛輪控制區(qū)。人們的心緊揪著，雙眼緊盯著大屏幕，心“ 怦怦”跳著，企盼著勝利的到來。

“衛(wèi)星捕獲地球成功！”

現場指揮響亮的報告聲一落地，大廳內立即響起了雷鳴般的掌聲和歡呼聲。國防科工委、航空航天工業(yè)部、國家氣象局、西安衛(wèi)星測控中心、五院和上海航天局的領導都向搶救組發(fā)來熱情洋溢的賀電，對搶救成功風云一號衛(wèi)星報以熱烈的祝賀。

航空航天工業(yè)部領導在賀電中說：“成功搶救風云一號衛(wèi)星是中國航天史上的奇跡，也是國際航天界的罕事?！?/p>

在磨礪中邁向未來

風云一號B星經75天地面測控搶救，雖然排除了故障，恢復了工作，但終因星載計算機受空間環(huán)境影響而頻繁跳變，未能完全回到正常狀態(tài)。該星斷斷續(xù)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。

這成了與衛(wèi)星打了30 多年交道、看著衛(wèi)星“長大”的孟執(zhí)中心中抹不去的痛，也更加堅定了他求勝的信念。

孟執(zhí)中帶領“ 風云一號”的設計師徹底梳理了A 星和B 星的問題，將衛(wèi)星研制過程中所出現的問題和解決辦法系統總結、匯編成冊，以供后續(xù)衛(wèi)星研制者參考。他親自主編，全程參與，并親筆撰寫了其中的重要章節(jié)。

▲孫家棟（前左）與孟執(zhí)中（前右）親切交談

為更全面地反映衛(wèi)星設計所需掌握的基本原理和工程研制中所需注意的問題，他還集中10 天的時間，帶領有關人員編輯審定完成專集，最終匯編成四冊：《衛(wèi)星總體與分系統部分》《衛(wèi)星子系統與整機部分》《衛(wèi)星評價與應用》和《衛(wèi)星故障分析與對策》。

中國科學院空間中心的一位專家在看到這本專集后，稱這是他看到的最好的、最有價值的關于衛(wèi)星故障的技術總結，為后續(xù)衛(wèi)星可靠性設計和排故提供了很好的借鑒和參考。

風云一號B星的搶救技術飛輪磁控制系統方案于1992 年獲得了航空航天工業(yè)部科技成果一等獎，1993年獲國家重大科技成果二等獎。

風云一號A 星是我國第一個太陽同步軌道衛(wèi)星，被譽為中國航天衛(wèi)星技術上的第三個里程碑。而B 星在A 星的基礎上進一步使用微型數字計算機作為衛(wèi)星的控制中心、80C86 做CPU，采用偏置動輪量姿控系統方案。這些衛(wèi)星計算機的技術設計創(chuàng)新，為后來的衛(wèi)星型號所繼承和發(fā)展。

回顧“風云一號”研制歷程，那些失敗教訓，向浩瀚宇宙灑下點點星光。在磨礪中，一批青年人才成長為骨干，他們從失敗中走過來，以攻堅不怕難的韌勁，在后續(xù)衛(wèi)星研制中奉獻智慧與汗水，助推“風云”衛(wèi)星邁向廣闊未來。

▲衛(wèi)星正在進行模態(tài)試驗

▲衛(wèi)星在磁測試廠房