誰造“嫦娥”奔廣寒--記嫦娥一號衛星總設計師兼總指揮葉培建

伍軒 王羽瀟

2007年10月24日08:42  來源:人民網科技

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  舉世矚目的探月工程是由探月衛星、運載火箭等五大系統組成,衛星系統由航天科技集團公司中國空間技術研究院領軍負責,而具體領導探月衛星嫦娥一號研制工作的就是葉培建院士。

  葉培建,中國科學院院士,現任中國嫦娥工程月球探測衛星總指揮、總設計師。

  從銀杏之鄉到航天之路

  1945年1月,葉培建出生在泰興胡庄鎮海潮村一個軍人家庭。1946年,蘇中七戰七捷的第一仗——宣堡戰役打響。葉培建的父母隨部隊北撤時,將不足一周歲的他送到毓秀鄉(現根思鄉)李秀河村的外婆家。1951年,葉培建在李秀河村小學開始接受啟蒙教育。一年后,父親抗美援朝回來,葉培建開始跟父親“轉戰四海”。“部隊到哪兒我到哪兒,所以我在南京、杭州、湖州都上過學。”

  用葉培建自已的話說,孩提時代的他,跑不快,跳不高,往往和小朋友在一起玩“官兵抓強盜”的游戲時,總是排不上“大王”和“二王”,甚至“三王”都排不上,隻配當小兵。上中學時就大不一樣了,學習成績跑在最前面,他僅用兩年時間就讀完了初中的全部課程,被學校保送到浙江省湖州中學,這是全省、乃至在國內都算一流的中學之一。花甲之年的他曾感慨萬千地說:“湖州中學,是我真正接觸科學的開始。”

  在填寫大學志願時,葉培建想搞飛機專業,因此他填報了北航、南航等大學,然而卻意外地被浙江大學無線電系錄取了,直到“文革”才知道,當年浙江省把省裡很多優秀的學生留了下來。1968年,大學畢業的葉培建被分配到當時的航天部529廠(衛星總裝廠)任技術員。這樣的分配令本來就想搞航天航空的葉培建喜出望外,他自己說:“這就叫緣分!”

  1978年,全國恢復研究生考試。因為早年打下了扎實的基礎,葉培建一年三考,全部中榜。一考是中國計量科學研究院的研究生,但由於當時航天部不主張本系統人員出系統學習而放棄。二考航天部502所鮑百容先生的研究生,也順利過關。同時,葉培建還考中了出國留學研究生。當時,楊家墀等老前輩考慮到中美之間在航天領域的技術差距較大,建議他去歐洲學習。於是,1980年7月,葉培建遠赴瑞士納沙泰爾大學理學院微技術研究所留學深造。瑞士的景致很美,但葉培建絲毫不為之分散精力,瑞士一家報紙曾做過葉培建的專訪,報道中說:他從不去酒吧,也不太看電影,他把周末的時間都用在了看書和工作上。葉培建說:“中國從那麼多人中選派我出來學習,我們的祖國已經為我付出了很多,我知道肩上的擔子有多重,我應該努力,以后要為國家做些事情。”

  當時國外還不承認我國的大學文憑,葉培建用很短的時間就通過了同等資格考試,獲得了博士生資格。1982年《人民日報》在一篇文章中,曾介紹過他是如何通過語言關、資格關的。瑞士國土不大,教育卻很發達,制度嚴格。當時鄰國法國有國家博士、工學博士或科學博士、大學博士幾個學位,而瑞士僅有一項:科學博士。1983年葉培建以一篇論文,獲得了瑞士納沙泰爾大學頒發的等同法國科學博士的証書。但是他不滿足,他要獲得一個瑞士的科學博士。又經過兩年的努力,他終於實現了這個目標。1985年他獲得了納沙泰爾大學信息處理專業的科學博士學位,論文題目是:《手寫中文計算機在線自動識別》。

  他出國后有人議論:小葉出身干部家庭,父親在“文革”中被迫害致死,夫人也已出國,他不會回來了。但五年后的1985年8月,他在完成學業后,就回到了祖國的熱土上。“用自己的行動來改變祖國的面貌”,這話在葉培建心裡始終像一團燃燒著的火,他要用自己的才智報效祖國。把所學盡快用到中國的建設事業上。

  回國后,他先是在502所工作,參加了“紅外熱軸探測系統”的開發,為鐵路運輸提供現代化的設備,這在當時是一個開創性的科技項目。在這個項目中,他確定了軸承滾動與滑動的模式區別方法,並編制出軟件。當時的條件很差,他和技術人員一起背著儀器乘火車,在晉煤外運的線路上,一站一站地採集數據,修正模型,沒有信息網絡就利用鐵路電話線傳輸數據構成系統。當時同事戲謔的說他是“洋博士背著儀器乘火車”。

  艱苦的努力換來豐碩的果實,這個項目給我國鐵路運輸行業帶來了長足的發展,成為502所的拳頭產品,創造了可喜的經濟效益,HBDS-1型第二代車輛熱軸探測系統在1989年獲得了部級科技進步一等獎。

  1989年,他開始輔助中科院院士楊嘉墀和五院原副院長張國富工作,調到中國空間技術研究院成為院科技委中最年輕的常委,並任五院計算機技術副總師,后任總師、衛星應用技術負責人。

  信息資源和衛星應用技術的開發研究,是世界各國衛星研制者們作為服務於經濟建設的共同追求,葉培建用自己的實踐不懈地追求著其中的最大值。

  “VSAT”是“非常小口徑衛星終端”的英文縮寫,作為深圳証券交易所VSAT系統的首任設計師,葉培建讓VSAT掀開了中國証券市場的新篇章。

  1992年,深圳証券交易所採納了中國空間技術研究院為主的“衛星通信雙向網系統”的設計方案,他們聯合作戰,僅用了一年時間就設計開發出亞洲最大的VSAT系統,先后解決了“最優化的信道分配”、“應用軟件”、“平穩切換”等問題,使深圳証券交易所通過衛星實現廣播和雙向數據傳輸,並能支持3000個雙向小站,使交易過程在不到1秒的時間內即可完成,極大地促進了我國証券市場的發展。在全國第一期VSAT應用班的培訓中,來自全國100多個証券交易中心的負責人對葉培建說:你們讓股民們真正享受到了平等的權利。

  深交所曾以年薪40萬元聘請他,卻被他謝絕了。五院的原副院長李祖洪曾說:這個葉總啊,要不是為了衛星上天,早就是腰纏萬貫的百萬富翁了。每當聽到這話,他總是接上一句“我們家三個兄妹中,我雖然收入最低,但學歷最高。”當時,面對月收入兩千多元和年薪四十萬的數字之差,他平靜如水。

  十多年來,在他的技術主持下,研究院開發和改進了衛星設計研制的各種軟件,基本建成了衛星與飛船設計的數據庫、應用軟件包,建設了衛星與飛船設計、制造的計算機網絡環境,初步實現了管理信息化、衛星與飛船研制數字化和CAD/CAM一體化,推進了星船研制的進程,提高了衛星和飛船的計算機設計水平。

  三星高照耀太空

  1992年,葉培建從主管計算機的工作轉移到衛星型號研制。從那時起他便從技術基礎工作為主轉移到空間技術的主戰場。

  對留學瑞士獲科學博士學位的葉培建來說,他不曾想到擔綱中國資源二號衛星總設計師后會遇到這麼多挑戰——

  中國資源二號衛星在我國衛星研制史上要首次採用由研制方與用戶簽訂合同的方式,率先實現我國衛星制造由過去的計劃經濟向市場經濟的轉軌﹔

  中國資源二號衛星要有很高的分辨率和數據傳輸速率,而且星上要配有大容量的信息存儲裝置,還要具備很高的姿軌控精度和長久的壽命﹔

  衛星研制方不僅要對星體本身的技術負責,還要對地面應用系統的技術集成負責,實現星地一體化﹔

  作為第一顆進駐北京航天城的衛星,研制隊伍將成為中國空間技術研究院實體化改革以及AIT一體化的第一批實踐者……

  中國資源二號衛星是我國一顆新型對地遙感衛星,將對國土普查、資源探測、環境調查等國民經濟諸多領域有著巨大的推動力,是一顆應用范圍很廣的“智多星”。眾望所歸,重擔在肩,眾多挑戰,似乎壓得總設計師兼總指揮的葉培建有點喘不過氣來。

  面對一個個技術難點,葉培建憑著扎實深厚的理論功底和不懈的探索精神,勇敢地迎接挑戰。

  星敏感器的應用,將會使衛星的姿態測量和控制水平得到很大的改善。在前期衛星方案設計時,面對不同的意見,葉培建下決心在國內衛星上首先採用星敏感器。然而,星敏感器能不能做出來,做出來能不能達到預想結果?那段時間,葉培建經常和同事們一起研究分析,最終突破阻力,上了星敏感器,並在星敏感器的軟件研制中發揮了重要作用。實踐証明,由於星敏感器的採用,使衛星的姿態測量和控制水平都上了一個新台階。

  中國資源二號衛星的有效載荷很大,過去的試驗條件不能適應大部件要求,試驗中多次發生問題。經過反復研究和論証,結合過去的實踐,葉培建大膽而科學地提出了改進試驗條件的方案,從而保証了試驗的質量和產品的安全。

  他常說,對質量問題要提倡“捕風捉影”,對技術上的表面現象要能聯想到深層次的問題,把質量隱患徹底杜絕。於是,他又首先提出衛星進入發射場前要進行可靠性增長試驗,把問題徹底解決在地面。他還率先實踐了把電測與總體隊伍分開的做法,既合理分配資源,又為測試隊伍的專業化奠定了基礎。這些難度的跨越,無疑是對第一個“吃螃蟹”者能力和水平的考驗。中國航天系統專家和領導評價說,中國資源二號衛星不僅要求的水平高,其質量的透明度也是最高的。

  面對種種考驗,葉培建和他的同事們成功了。設計壽命兩年的中國資源二號衛星01星已超出設計壽命兩年多,所獲得的大量遙感信息在我國國土資源普查、環境監測與保護、城市規劃、作物估產、防災減災和空間科學試驗等領域做出了重要貢獻。2003年,由葉培建擔任總設計師、總指揮的中國資源二號衛星也榮獲國家科技進步一等獎。

  “人家是一個腦袋兩隻手,我們也是一個腦袋兩隻手,人家能干成的事,我們也一定能做到!” 這是葉培建最常說的一句話。

  為了強化“電測”這一關鍵工序,他編成“十好歌”在他所帶的研制隊伍中廣為傳誦:思想狀態精神好,崗位責任落實好,口令應答准確好,操作執行無誤好,判讀數據及時好,表格填寫規范好,班前班后會開好,計劃調度有力好,問題歸零認真好,政策兌現大家好。

  這一個“好”字了得!

  在衛星第二階段測試中,衛星發射試驗隊發現數傳信道一路中的一個設備輸出雜波增大,指標比在北京測試時有所下降。

  葉培建不放過這個問題,要求承制單位抓緊歸零。

  很快,承制單位查清了問題的原因,是由於設備中一塊電源板的接地不好造成的。為了不耽誤進度,確保衛星按期發射,北京的專家和遠在西安的承制單位通過視頻會議共商對策,最后確定從衛星總裝廠急調技術能手,前往發射場搶修,終於在預定時間內安裝測試完畢。

  03星於2004年11月發射成功。

  中國資源二號衛星由01星、02星、03星三顆衛星構成,實現了“三星高照”。 01星在2000年9月1日發射,在軌運行狀況一直良好,02星在2002年10月27日成功發射。三星組網在大大縮短衛星對地觀測重復周期,進一步提高時間分辨率和系統可靠運行的同時,創下了我國不同時間發射同一型號的三顆衛星輝映太空的記錄。三星成功組網標志著我國太陽同步軌道衛星研制技術取得了重大突破,在衛星長壽命、高可靠性研制上積累了經驗。在中國航天科技集團公司眾多的宇航產品中,中國資源二號衛星被稱為精品衛星。

  嫦娥奔月開新篇

  1958年10月11日,美國發射的第一顆月球探測器“先驅者”1號,邁出了人類探測月球的步伐。

  2003年3月1日,國防科工委宣布正式啟動月球探測工程。任命欒恩杰為工程總指揮、孫家棟為工程總師、歐陽自遠為首席科學家。2004年1月23日,經溫家寶總理批准,我國月球探測計劃的第一步——繞月探測工程正式啟動。這是世界上繼美國、俄羅斯、日本、歐洲之后第五個月球探測計劃。面對一個從未探索過的領域,肩負“樹立中國航天第三塊裡程碑”的使命,嫦娥衛星的任務之艱巨、責任之重大可想而知。

  已經在業界享有相當聲譽的葉培建再次接受了挑戰。沒有成熟的經驗可借鑒,沒有充分的數據去參考,沒有試驗星,要實現“精確變軌,繞月飛行,首飛成功,一年壽命”的探測工程目標,葉培建帶領這支平均年齡不到30歲的嫦娥一號衛星研制團隊兢兢業業、穩扎穩打,在充分利用現有衛星研制成果的同時,更針對月球探測衛星的新特點,集思廣益開拓進取,短短3年多來先后攻克了月食問題、軌道設計、兩自由度數傳定向天線研制、衛星熱設計、制導/導航與控制份系統設計、測控數傳分系統設計、紫外月球敏感器、數管分系統設計等一系列技術難題,拿下了一大批具有自主知識產權的核心技術,他們用短短的三年時間完成了嫦娥一號衛星的研制,創造了中國航天器研制歷史上一個奇跡。

  從方案階段的論証到研發與技術攻關,從初樣星到正樣星,向來重視質量問題的葉培建按照張雲川主任和袁家軍院長的指示,重視基礎質量,嚴抓工作規范﹔狠抓關鍵技術和薄弱環節,確保系統可靠﹔狠抓過程控制,確保產品質量……他要求嫦娥一號衛星研制隊伍對所有單機、分系統和系統總體的設計都要進行全面復查復審、反思、質疑,不遺漏任何一個問題,每個環節都要進行拉網式的、從最小單元開始的復查復審,反思存在的差距和薄弱環節。葉培建說,當前,中國空間技術研究院型號任務很多,各個型號在研制中會出現各種各樣的問題。針對這一情況,嫦娥一號衛星項目辦在研制隊伍中提倡捕風捉影,亡羊補牢,絕不放過任何細小的疑點。

  為了確保測控的安全和可靠,2006年,六十多歲的葉培建帶領著設計師們四處奔波,萬裡跋涉,對所有要求測控的地方都進行了對接試驗。他們冒高溫、戰酷暑,斗蚊虫、忍疲勞,奔赴全國各地的站點以及德國等地進行測控工作。他們曾經帶著二十多個沉重的設備箱,沿途搬運裝卸,在一天之內從祖國最西邊的新疆輾轉趕到魚米之鄉的江滬,無論是苦戰在烏市早晚二、三十度溫差的南山牧場上,還是耐受著華東三十多度的桑那天﹔無論是工作在條件較好的屏蔽間內,還是奮戰在正在檢修、條件艱苦的測控船上,每當到達一個新的目的地時,不管有多晚,有多累,葉培建與年輕人一樣,到達賓館就放下行李出門,先完成設備展開檢查。

  為了解決太陽翼出現的問題,葉培建帶領技術人員連夜加班,從第一天早晨8點干到第二天下午。葉培建說:“嫦娥一號衛星任務重、時間緊,加班加點是家常便飯,我們有時候晚上十點下班,同志們還說:‘今天下班怎麼這麼早啊’!”

  一天下午,用地面電給衛星作加電測試。

  突然間,電源控制器指針開始晃動了一下,從正常的5伏電壓變成了十幾伏——這個小小的變化馬上引起了電總體組研制人員的警覺,因為過高的電壓會一瞬間燒毀組裝完畢的衛星!

  馬上停止供電!

  拔掉衛星與地面設備的接口后,總體室的研制人員開始單獨檢查地面設備。一次,沒問題﹔二次,還沒問題……

  難道,會是星上設備出了問題?

  研制人員在心裡默默希望這個最壞的估測不要是真的,因為原定第二天星上設備要被轉移到別處進行力學實驗,萬一此時星上設備出了問題,試驗肯定要被推遲,生產周期將被大大拖長。

  向領導匯報情況,聯系電源模塊生產廠家,通知計算機控制部門,修改相應的備樣產品和軟件,商量次日試驗推遲的問題,訂購機票……一石掀起千層浪,幾個科研生產部門一時間被全部調動了起來。

  此時,疑點開始瞄向星上設備。

  但是,星上設備已經經過了很多次的試驗,而且此時給衛星加電很可能會損壞星上設備,無數人很長一段時期內的時間和心血將付之東流。

  怎麼辦?

  關鍵時刻,葉培建決定沒有查清問題絕不給衛星加電,繼續查找原因。

  經過討論決定,一部分人繼續檢測地面設備,另一部分人則著手應急預備工作。

  凌晨兩點,地面設備還是顯示沒有問題。

  正當大家覺得有可能出現最壞結果的時候,一個年輕同志恰好從儀器邊走過,無意中觸動了電纜,電腦顯示屏上的曲線竟然奇跡般上揚了!這說明設備接觸有疑點!

  一節節的電路查過去,一根根的電線排除掉,問題的根源終於浮出水面——一個地面設備上有接觸不良的插座。

  但是,工作並沒有就此打住。他們一遍遍的模擬接觸不良的情況和恢復正常的狀態,充分証明了問題只是由這個小小插座接觸不良引起的。

  此時,終於能夠停下來鬆口氣了,嫦娥一號衛星總體副主任設計師張伍打量四周,眼前的一幕讓他許久難忘:工作間隙的幾個同志在試驗台邊的地上隨便鋪塊海綿就睡著了,一晚沒合眼的六十多歲的葉培建院士此時也就地和大家躺在了一起……

  窗外,東方已經泛起了魚肚白。

  又一個無眠之夜就這樣無聲無息地過去。

  2001年,葉培建剛剛接手嫦娥一號衛星研制任務的時候,相伴半生的愛人不幸去世,而他負責的另一型號衛星也正處在緊鑼密鼓的研制之中,他隻好把無盡的悲痛藏在心裡,咬緊牙關整裝上陣,帶領技術人員繼續加班加點,忘我工作。

  舍小我成大家,不管心裡有多少事,多少苦,葉培建永遠把嫦娥團隊每一個人的情況裝在心裡,千方百計地為大家排憂解難。他可以如數家珍般說出他手下每一個隊員的特長、愛好、故事等,隻要隊員在生活上有苦難,他都要盡力而為,盡他自己的力量為同志們解決了問題:子女就業、住房調整、生病住院、職稱評定等等。他很細心,也很熱心,待隊員如自己的子女,當榮譽來臨的時候,他總是極力推薦身邊的年輕人,他說:“我已經老了,要給年輕人成長的機會!”

  思得壯士翻白日,光照萬裡銷我憂。面對浩瀚蒼穹,面對滿天星斗,面對神秘的深空的種種奧秘,面對依然繁重的嫦娥二、三期工程,作為我國自己培養起來的中青年航天技術專家,葉培建深感肩上擔子的沉重,“大鵬一日同風起,扶搖直上九萬裡”,葉培建正帶著他的團隊,繼續向更高的目標沖擊!

  

(責編:馬麗)
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