填補國內多項空白,讓中國衛星領先世界的魏鍾銓究竟多牛?

2019-10-12     胖福的小木屋

2019年9月,已經81歲的魏鍾銓將自己的行程安排的滿滿當當,他的學生和同事都擔心他的身體,紛紛勸說他只需要參加視頻會議即可,然而魏鍾銓依然放心不下在一線的星箭試驗隊,衛星總設計師陳筠力只好約定在10月7日一起商討將來的衛星籌劃。

而在去太原之前,他的妻子和女兒還是放心不下他的身體,魏鍾銓卻說:「我此刻身體還可以,這顆星有出格的意義,大概就是我最後一次了。」他還和妻子約定,等干不動了再和妻子一起去遊山玩水。

然而一語成讖,這次成了魏鍾銓最後一次的出差,剛到太原不久的魏鍾銓突發急症,被送至醫院治療。3天時間裡,病情急轉直下,不幸於10月3日晚永遠分開了這個世界。在病榻之上,他多次竭力抬起手,指向天空的偏向……

魏鍾銓是中國靜止氣象衛星、雷達遙感衛星的開拓者。他用整整60年的時間助力讓中國衛星領先世界。

魏鍾銓在復旦大學數學系畢業後進入了中國科學院電子所工作,才剛剛進入研究生,魏鍾銓就在從事微弱信號檢測研究時,從理論上獨立證明了梳齒濾波、同步積累和相關接收不能重複使用的等價性。那時,魏鍾銓年僅21歲。他的這一研究成果得到了當時蘇聯專家的讚賞,認為這項研究是與國外同步進行的。

1957年10月4日,蘇聯成功發射世界首顆人造衛星。緊隨其後,美國於1958年1月31日將「探險者一號」衛星送上太空。在人類開啟探索浩瀚太空的征程之時,全球爭奪的焦點也由陸地轉向了天空。

世界首顆人造地球衛星斯普特尼克1號

1966年,是中國空間技術史上具有重大意義的一年。在原子彈、氫彈試驗成功後,中國有條件把人造衛星研製工作提高到議事日程上來。中國科學院宣布成立衛星設計院,代號「651設計院」,公開名稱「科學儀器設計院」,趙九章任院長,負責「東方紅一號」衛星總體方案設計等工作,才28歲的魏鍾銓也參與了我國第一顆人造地球衛星東方紅一號的研製,而魏鍾銓被確定協助「兩彈一星功勳獎章」獲得者陳芳允負責中國第一顆人造衛星——「東方紅一號」的地面觀測系統方案論證的人選。

陳芳允

1970年4月24日晚9時31分,是中國航天史上一個具有劃時代意義的時刻。東方紅一號衛星在長征一號運載火箭的舉托下,以雷霆萬鈞之勢,飛向了廣袤無垠的宇宙空間,中國從此成為繼前蘇聯、美國、法國、日本之後,世界上第五個能自行研製、發射人造衛星的國家,不僅如此,東方紅一號衛星的重量超過了蘇、美、法、日第一顆衛星之和。

後來,魏鍾銓負責了中國靜止軌道氣象衛星的研製,氣象衛星分為兩種,一種是極地軌道氣象衛星,衛星每繞地球飛行一圈都要經過兩極上空;另一種稱靜止軌道氣象衛星,這種衛星跟著地球一起自轉,從地面上看,在這種軌道上運行的衛星是靜止不動的。前者可以全方位地觀測全球氣候,後者固定觀測某一地區的中短期天氣情況,兩者相互補充、協同觀測。

而靜止軌道氣象衛星的「定點視察」本領可以與「全球掃描」的極地軌道氣象衛星相輔相成,配合組成中國氣象衛星應用體系。具有非常重要的意義。

當時,世界上可以或許自主研製靜止軌道氣象衛星的國度只有少數幾個,難度可想而知。花費了整整16年的時間,1997年6月12日,風雲二號發射成功,填補了中國靜止氣象衛星研製領域的空白。該衛星得到了高度評價,為我國和亞洲周邊國家地區的氣象預報、雲圖發送以及減災救災等作出了重要貢獻。榮獲國防科技進步一等獎。

如今,中國已經是世界上少數幾個同時擁有極軌和靜止軌道氣象衛星的國家。為全球80多個國家和地區、中國國內2500多家用戶提供衛星資料和產品。

而在62歲高齡之時,魏鍾銓又擔任了遙感衛星一號的總設計師。遙感衛星技術是上世紀快速崛起的一項新興技術,人類藉助衛星上的有效載荷,可以從宇宙空間全方位觀測、研究人類生存的環境,為地球的環境觀測、減災救災、資源勘測,以及全球性研究提供了一種新的高技術手段。當時衛星遙感技術在世界上正迅速崛起,多個國家已經有了大的突破。可是國內對於遙感衛星領域的研究基本為0。

而負責衛星的載荷單位也是新加入航天陣營,衛星有效載荷是指太空飛行器上裝載的為直接實現太空飛行器在軌運行要完成的特定任務的儀器、設備、人員、試驗生物及試件等。太空飛行器有效載荷是太空飛行器在軌發揮最終航天使命的最重要的一個分系統。

有效載荷是太空飛行器重要組成部分,對有效載荷選擇和設計的最終功能和性能的品質將直接影響到最終特定航天任務實現的品質。太空飛行器平台裝載了有效載荷,就成為完整的能完成特定空間任務的太空飛行器。

因此,若把太空飛行器視為一級系統,則平台和有效載荷是從屬於它的兩個二級系統,二者是處在同一層次的兩個分系統。

為此,魏鍾銓積極與國內各載荷單位協商,找到最優方案。最終,他提出了技術上不同於國外衛星的研製方案並依靠自己卓越的數學功底和學習能力不斷減小算法的誤差,終於開闢出中國又一個全新的應用衛星領域,達到世界領先水平。

2006年4月27日,歷經7年研製,遙感衛星一號成功發射並穩定在軌運行,填補了國內遙感領域的空白,是中國第一顆自主研製的全天候、全天時、高解析度對地觀測遙感衛星。

「遙感衛星一號」創造了國內同類衛星技術水平的諸多新紀錄。其中,在衛星上攜帶了我國研製的紅外地球敏感器和數字太陽敏感器。紅外地球敏感器採用了雙掃描設計、有效地補償了地球的偏率和隨維度的紅外輻射梯度引起的測量誤差,實現了高精度姿態測量;而數字式太陽敏感器採用線列陣器件,在光學頭部設置了一個與線列陣器件垂直的狹縫,由此來進行太陽方位角的測量。這兩個高精度姿態敏感器單機均是在國內首次使用,達到國際先進水平。

遙感衛星一號的功績還在於,它自主創建了我國第一個新型遙感衛星任務分析與天地一體化仿真系統,合理確定了衛星軌道和衛星主要技術參數,並提出了對地面站處理的技術要求,為衛星在軌正常運行和獲取質量良好的圖像提供了技術支撐。2007年,遙感衛星一號榮獲國防科技進步特等獎。

遙感衛星一號在「5·12」四川汶川大地震發生後,及時提供了我國遙感衛星的第一張有效圖像。通過圖像,救援指揮人員可以分析判斷出災區房屋損毀、山體滑坡,以及唐家山堰塞湖等湖泊淤塞變化受災情況,以供搶險救災人員決策參考。

可以說,魏鍾銓用60年的人生助力中國衛星領先世界,他即使在生命最後一刻,依然在想著祖國的衛星事業。

正是有這樣的一批批科學家存在,中國才會在短短几十年的時間裡取得如此突出偉大的成就,讓我們向他致敬!

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