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屠善澄:人造卫星伴随我大半生
嘉兴在线新闻网     2015年10月15日 16:22:20     手机看新闻    我要投稿     飞信报料有奖

暮春的北京,阳光带着暖意,偶尔有风吹过,清爽得很。

穿过中国空间研究院大院,就是屠善澄居住的专家楼。

文质彬彬,满头银发,架着一副眼镜,这位92岁的老人,身材高挑,容光焕发,眼中有着老科学家的睿智和通透。

比他小三岁的夫人桂湘云陪着他接受采访。屠院士听不清时,她帮着解释,补充说明。这对携手走过一个甲子的老夫妻,偶尔玩笑着,争论着,此时的屠善澄像个孩子,有些调皮和可爱。

人造卫星的开拓者

1994年6月3日,中国工程院成立大会在北京举行,作为“863计划”航天技术领域首席科学家、我国人造卫星工程的开拓者之一,屠善澄入选中国工程院首批院士。

回首往昔,1958年,对他来说,是个特殊的年头。

1957年10月,苏联成功发射人类第一颗人造地球卫星。1958年5月,中共八大第二次会议上,毛泽东号召“我们也要搞人造卫星”,全国兴起卫星热,飞天梦。

中科院组织科技力量投入卫星研究。11月,在中科院自动化研究所工作的屠善澄,接受新任务,研究、探索人造地球卫星的控制问题。在调查研究的基础上,屠善澄编写了《关于人造地球卫星的控制问题》,提出我国人造地球卫星的控制采用自旋稳定的方式,配合喷气或磁控作姿态调整,为后来我国发射的人造地球卫星控制系统提供了有价值的参考和技术依据。

从此人造卫星伴随屠善澄大半生。

哪怕是在文革中,都未停滞。相反,他认为1968年到1984年,是他科研生涯中最重要最具实质性内容的时期。

从1958年开始的10年,中国对人造卫星的态度由狂热逐渐转为理性,经过调整,1968年,卫星的研制任务终于明确,机构组织初步建立,内外各方面的协作配合基本畅通。1968年开始,屠善澄从事“曙光”号载人卫星控制系统的预先研究工作。

1970年4月,我国成功发射第一颗人造地球卫星“东方红一号”。不久,屠善澄开始了我国第一颗地球卫星同步静止轨道“东方红二号”试验通信卫星控制系统的研制,这是他一生中唯一参与整个研制工作全过程的一项科研任务。

“东方红二号”是我国第一颗长寿命同步轨道通信卫星。

控制分系统是卫星的关键分系统,屠善澄是控制系统主任设计师,负责主持系统的方案选择、方案设计、控制系统研制及飞行试验过程。

控制技术难度很大。屠善澄确定了姿态测定及控制方案,采用在实际飞行中的不同时段,利用不同测量数据的递推式扩展的卡尔曼滤波方法,实现较宽裕的发射窗口,在短时间内获得较精确的姿态确定值,使卫星较快实现机动变轨。消旋轴承是“东方红二号”卫星上的关键部件,屠善澄组织、设计、采用的40套空间润滑系统,模拟高真空条件下连续运转10年以上,获得轴承的统计数据,使我国在空间润滑方面的研究顺利起步,实现了有中国特色的空间润滑系统。

屠善澄在不少重大技术问题上,起到关键作用,尤其是参加挽救两颗通信卫星。

那是1984年。

1月29日发射的第一颗通信卫星,因运载火箭故障,卫星未能进入预定轨道。星地距离仅数百公里,正常的应该是36000公里。星上姿态测量仪器数据饱和,姿态确定软件不能正常工作。

屠善澄作为控制系统主任设计师,立即组织力量编制专用软件,向卫星发出指令,抬高卫星轨道,使卫星远地点发动机点火工作。这是我国利用该卫星试验,首次实现卫星转发电视信号成为可能。

4月8日,第二颗试验通信卫星,因蓄电池持续对卫星充电,致使星体过充发热。屠善澄所在的控制系统,对卫星作了多次超出规定工作状况的姿态调整,改变太阳光照与卫星的相对几何关系。经过8天努力,卫星降温,恢复正常。这颗卫星随后连续工作4年以上,超过3年的设计寿命。

屠善澄参加挽救了第一颗试验通信卫星,解决第二颗试验通信卫星入轨后的故障中做出了重大贡献。不仅如此,在当时已发射的五颗通信卫星中,控制系统从未出现故障。

1985年,《试验通信卫星及微波测控系统》 获国家级科技进步特等奖,屠善澄是控制系统唯一的获奖者。

此时,屠善澄已经回到北京。

1986年3月,王大珩、王淦昌、杨嘉墀、陈芳允4位著名科学家向中共中央建议:组织专家对中国高新技术发展战略进行论证。同年11月,中共中央政治局扩大会议和国务院常务会议批准实施“中国高技术研究发展计划纲要”,这就是“863计划”。屠善澄被调去参与高科技发展规划的论证工作,1987年2月,他被任命为“863计划”航天技术领域专家委员会首席科学家。

屠善澄主持“863计划”航天技术领域的研究论证工作,提出整个概念研究论证工作的指导思想和研究方向。采用概念研究与勾划总体发展蓝图反复迭代,大系统、主题、专题、课题等各层次论证交叉进行、内外结合的方法。屠善澄起草了《国外载人航天的发展道路和趋向》、《我国航天事业发展的新阶段》等论证报告。1989年12月,专家组形成《863计划航天技术领域论证工作综合报告》。在讨论研究中国航天技术领域的发展战略和总体发展蓝图时,他根据调查研究提出载人航天分准备阶段、初期试验与配套阶段、各应用试验与开发阶段的“三步走”战略设想。

“863计划”的发起人之一杨嘉墀曾评价他,“最后定下来的这个飞船方案,当然不是他(屠善澄)一个人定的,但是他作为专家委员会的首席科学家,最后拍板,功不可没。”

汪精卫的学校他不念

屠善澄出生在新塍一个地主家庭。父亲考进复旦大学,但因祖父思想守旧,只在复旦读了半个学期,“我父亲每次讲起来都要掉眼泪”,这是父亲的终身遗憾,也让他产生了让每个孩子都上大学的想法。

1937年7月7日,抗战全面爆发。年底,嘉兴沦陷。当时,屠善澄正在浙江省立嘉兴中学(编注:嘉兴一中的前身)读初二。次年春,屠善澄和家人逃难到上海租界,在这里过了近十年的动荡生活。

1938年8月,屠善澄考入江苏省立上海中学高中理科。之前,他在嘉兴只读了两年初级中学,又因战乱失学一年,他跟不上进度,尤其是英语。“嘉兴离上海虽近,但好多东西都是土头土脑的。我能从嘉兴顺利跨进上海门槛,多亏姚志英老师,这是我终生难忘的。”当时,姚老师劝他退回初三。屠善澄不甘心,希望老师指点自己,姚老师见他有志气,就让他按照自己说的方法自学,“我问他,’我还有希望吗?’他说,每个人都有希望。”

几个月后,屠善澄不仅跟上进度,还在上海英文作文竞赛中获得全市第一名。“我也因此掌握了自学的方法,终身受益。”

1941年,屠善澄考入国立交通大学电机工程系。年底,太平洋战争爆发,日军占领租界,不久,汪伪政府接管国立交通大学(上海本部),“我在上海念书的时候,有一条铁杠,汪精卫的学校我不念。”屠善澄只能另外再找大学,就是私立大同大学,“大同的老师至少百分之七八十是交大老师,他们不愿在汪伪政府的学校教书,来到大同大学,不少学生也跟着跑到大同。”1942年夏,屠善澄离开交大,转入大同电机工程系,考虑毕业后的出路,他选了电力专业。1946年夏,屠善澄回到交大电机工程系任助教,直至1948年1月赴美留学。

国破家亡,大学时,屠家生计愈加艰难,不得已,屠善澄在一户徐姓富人做家庭教师,做了四年。徐家人待他很不错,工资比中学教师还多。出国前一年,他去辞工,说明年要出国,徐太太跟他说,你是不是晚一年走,我女儿也要去。屠善澄并未中“美人计”。他如期入读康奈尔大学研究生院。

那年没有公费留学,他是私费公派。考试前,外祖父曾想帮他写封信给朱家骅,但屠善澄不愿意,屠善澄考了全国第一。

进入康奈尔大学,屠善澄读的是直博。在康奈尔,屠善澄仍然选择了电力系统为主专业,以自动控制和应用数学为副业。1949年夏,他在美国尼亚加拉——莫霍克电力公司的电网继电保护部做暑假工,接触了电力系统的稳定性问题。从此,他对电力系统和复杂大系统的动力学分析以及它们的控制问题产生浓厚兴趣,并且成为他的终身专业。

在康奈尔,屠善澄不仅找到了自己的终身事业,也遇到了他的终身伴侣——出生在湖南的湖北姑娘桂湘云,一个书香门第的大家闺秀,是他数学系的学妹。

回国研制模拟计算机

屠善澄的小儿子叫“怀祖”,他出生时,屠善澄和夫人还在美国,正在为回国做准备。“‘怀祖’意思就是怀念祖国。为什么要回国?我一直想回国,没有什么道理,要唱高调那就是爱国吧。”

新中国成立的消息,屠善澄是在与家人通信时知道的,他的感受就是要马上回国。但当时,他们的第一个孩子康果刚出生,得等一两年。就在此时,发生了一件事,1951年9月,21名中国留美学生返国,在檀香山,学理工和医学的9位留学生被迫返美,“当时,美国政府不准学理工农医等技术性的学生回国帮助社会主义国家。”

最有名的是钱学森被扣,1955年,钱学森辗转回国后,屠善澄接到通知,说可以回国,有困难可以找印度大使馆。

当时,屠善澄在康奈尔大学做助理教授。不过,幸亏他只是教书,他的专业虽然是控制,但并未加入专门搞空间控制的单位,因此没有涉及太多保密资料,也就不会再遭到什么阻碍。

1956年,放弃康奈尔大学的高薪,屠善澄和桂湘云带着六岁的康果和一岁的怀祖,经香港回到祖国。出国前,他是交通大学的助教,回国时,交通大学专门派人到广州去接他,非常隆重。

交通大学、武汉大学及华中工学院都邀请他和夫人去任教,他也打算回国后在高校任教。

当时,国家刚开完科学规划会议,非常重视科学发展,确立了计算机、半导体、自动化和无线电四大紧急学科。在这个背景下,中科院成立了自动化研究所。屠善澄回国时,研究所处于筹备期,因为他学的是自动控制,导师也是美国有名专家,一回国,屠善澄就进入圈内视野,国防科工委指名,请他去中科院自动化研究所。

从1956年加入自动化研究所,到1958年11月,他接受新任务研究人造卫星,期间,他作为负责人参与了电子模拟计算机研制和长江三峡水利枢纽自动化两个课题。研制模拟计算机是屠善澄回国后做的第一个重要课题。做自动化技术,离开了模拟计算机很难搞,但当时国内买不到比较好的模拟计算机,到苏联订货的话,两三年内是拿不到货的。1956年9月起,屠善澄带领科技人员先后研制出MZ-2和MZ-4模拟计算机,为后来多种电子模拟计算机包括J331型巨型机的研制奠定了技术基础。

在开始卫星控制研究后的1961年到1966年,屠善澄还曾从事红外寻的制导导弹控制系统的研制工作。他对导引头调制盘作出最佳的设计,开展了对空中目标各方向辐射特性的测试工作,研制成能探测典型空中目标(轰炸机、战斗机等)各个部位、各种飞行姿态下目标辐射特性的红外辐射物特性测试仪,并在某些空军基地实测得典型目标的辐射特性及空间背景辐射特性,这在当时为国内首创,为后来研制低空防空导弹“541”型号提供了依据。在仿真试验方面,解决了能真实反映导引过程的目标成像特性的地面目标模拟器及舵机加载模拟器,在对全系统过程分析基础上建立了在整个制导过程中导弹与目标的相对运动、目标在导弹导引头上的成像特性,作用于导弹舵机上的气动力矩加载特性的半物理仿真系统,并与J331电子模拟机组合,进行了全控制系统的闭路仿真试验。

在超低空地空导弹“541”型号的研制中,他任副总设计师,负责制导及控制系统的研制,设计研制了导引头,调制盘采用最佳滤波设计,快速舵机开关时间优于10ms,于1966年在20基地进行过两次飞行试验,达到预期效果。

1957年,中国自动化学会筹备委员会第一次全体会议,推选了9人常委会,钱学森是主任委员,屠善澄是秘书。自1961年中国自动化学会成立起,他连续担任两届理事会秘书长、常务理事。

1958年3月,国际自动控制联合会(IFAC)筹委会会议在瑞士举行,屠善澄代表钱学森出席。他先后作为中国自动化学会代表团成员出席IFAC世界大会,被推选为理论专业委员会委员。此后很长时间,他负责处理了大多数中国自动化学会与IFAC的联络和事务。

屠善澄1988年1月后任中国空间技术研究院科技委主任,国防科工委科技委兼职副主任。多次主持、参与自动控制工程技术重大问题的讨论决定,是中国工程院院士、国际宇航科学院院士、国际自动控制联合会(IFAC)理论专业委员会和空间专业委员会委员。

他还长期担任中国科学技术大学、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学的兼职教授,是国内首批博士生导师,深得学生爱戴。

1990年起受政府特殊津贴。1997年获何梁何利基金科学与技术进步奖。1991年被航空航天部批准为有突出贡献的老专家。


来源:嘉兴在线    作者:陈苏    编辑:    责任编辑:姚远