中新網(wǎng)11月2日電 題：為“嫦娥”鋪路的人——記嫦娥一號衛星軌道設計師楊維廉
特約記者 成方
童年時(shí)，神話(huà)中美麗的嫦娥仙子，衣袂飄飄，飛向月宮的傳說(shuō)，總能讓人充滿(mǎn)遐想。2007年10月24日，承載著(zhù)中華民族千年夢(mèng)想的嫦娥一號衛星飛向太空，開(kāi)始她的首次月球之旅。漫漫奔月路，38萬(wàn)多公里的行程，又是誰(shuí)為她的芳香之旅鋪就了一條滿(mǎn)是鮮花的路？
他66歲了，從事衛星軌道設計40余年，在國際國內享有盛名，卻沒(méi)有總師的專(zhuān)業(yè)技術(shù)職稱(chēng)；
他擔負著(zhù)探月工程設計四大難題之一的軌道設計任務(wù)，卻從來(lái)不加班；
他就是嫦娥一號衛星軌道設計師楊維廉——一個(gè)愛(ài)說(shuō)愛(ài)笑愛(ài)思考的智慧老人。
數學(xué)奇才投身航天
1941年，楊維廉出生在浙江建德一個(gè)普通家庭，父親是電信部門(mén)的職員，只有小學(xué)文化水平。母親是個(gè)家庭婦女，她所認識的不多的幾個(gè)字還是掃盲的時(shí)候楊維廉教的。后來(lái)由于父親工作調動(dòng)，楊維廉一家輾轉來(lái)到了安徽巢湖。
童年的楊維廉是個(gè)愛(ài)唱歌的孩子，常常一邊唱歌一邊做數學(xué)題，生活得無(wú)憂(yōu)無(wú)慮；童年的楊維廉也是個(gè)愛(ài)思考的孩子，有一回，媽媽讓他去茶爐打開(kāi)水，他一邊走一邊想問(wèn)題，竟然提著(zhù)兩個(gè)水壺走到了廁所。
1958年，楊維廉以數學(xué)滿(mǎn)分的成績(jì)從安徽巢湖考入北京大學(xué)數學(xué)力學(xué)系數學(xué)專(zhuān)業(yè)，在校期間，這個(gè)充滿(mǎn)靈氣的年輕人以他對數學(xué)的執著(zhù)熱愛(ài)和刻苦鉆研很快就成為班里的尖子生。1981年，當時(shí)已經(jīng)在中國空間技術(shù)研究院工作的楊維廉得到了一次寶貴的公派留學(xué)的機會(huì )，來(lái)到美國斯坦福大學(xué)航空航天系深造。這段經(jīng)歷為楊維廉日后的工作打下了堅實(shí)的基礎，也對楊維廉的成長(cháng)產(chǎn)生了巨大的影響。在美國期間，楊維廉多次巧妙地解決數學(xué)難題，并在美國工程院院士J. V. Breakwell 指導下，論證了一種新的地球引力場(chǎng)“質(zhì)聚模型”的可行性和有效性。 Breakwell 教授稱(chēng)贊這個(gè)研究結果是“解決了多年未解決的難題”。
學(xué)成歸國前，Breakwell教授對楊維廉在美期間的工作給予了高度評價(jià)，一向自視甚高的Breakwell教授把楊維廉稱(chēng)作“比我還聰明的人”。
勇于創(chuàng )新出成果
2001年，楊維廉開(kāi)始負責我國第一顆探月衛星“嫦娥一號”的飛行軌道設計。探月軌道的設計在我國是一個(gè)新課題，探測器在地月之間的飛行涉及三體問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題沒(méi)有可用的分析解。所謂分析解就是有一個(gè)固定的公式，根據這個(gè)公式很快可以知道具體解�？墒�，三體問(wèn)題沒(méi)有這個(gè)分析解，不能直接通過(guò)解算得到答案，只能用不斷的計算去嘗試和預測這個(gè)解。楊維廉沒(méi)有被困難嚇倒，經(jīng)過(guò)反復演算，在預研中，他終于找到了一種精確解算地月轉移軌道的數值方法，正是這種方法對地月轉移軌道分析與設計起了很大的作用。
月球引力場(chǎng)異常復雜，月球衛星軌道與地球衛星有很大的差異，過(guò)去我國對于太陽(yáng)同步軌道衛星的研究又很多經(jīng)驗，但是月球衛星軌道研究還完全沒(méi)有先例，需要開(kāi)始全新的探索。楊維廉采用將涉動(dòng)小參數的選擇加以修改的創(chuàng )新做法，使得經(jīng)典的軌道攝動(dòng)理論仍可以有效地用來(lái)推導月球軌道的分析解，巧妙地解決了探月軌道設計中的一大難題。
凍結軌道偏心率是軌道控制的重要依據，可是之前我國在這方面也沒(méi)有經(jīng)驗，于是楊維廉又對月球衛星凍結軌道進(jìn)行了深入的研究，通過(guò)一系列復雜得推倒，終于驗證了“如果用軌道平根數來(lái)表示，月球衛星凍結軌道也是理想的圓軌道”的猜想，發(fā)現了在極月軌道附近存在圓形的凍結軌道，這一研究對月球衛星軌道的選擇具有十分重要的意義。
探月衛星發(fā)射時(shí)，要采用我國成熟可靠的長(cháng)征三號甲運載火箭及東方紅三號衛星平臺。為了適應運載火箭要求，楊維廉創(chuàng )造性地采用調相軌道，在星箭分離后的超地球同步轉移軌道與地月轉移軌道之間，增加了包括三次近地點(diǎn)軌道機動(dòng)的調相軌道段。調相軌道實(shí)際上是衛星在預定時(shí)間間隔內與轉移軌道近地點(diǎn)實(shí)現交會(huì )的飛行軌道，而在軌道機動(dòng)的條件下，設計調相軌道是探月衛星軌道設計中的又一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，但是，這對于楊維廉硬是通過(guò)大量的測算，在短時(shí)間內攻克了這個(gè)難關(guān)。
在楊維廉看來(lái)，只要有興趣就有動(dòng)力，只要有動(dòng)力就不會(huì )有解決不了的難題。所以，在他所深?lèi)?ài)的軌道設計領(lǐng)域，沒(méi)有什么問(wèn)題能難倒他。
樂(lè )此不疲搞研究
楊維廉總也忘不了在北大數學(xué)力學(xué)系讀書(shū)的日子，說(shuō)到那個(gè)時(shí)候，他的眼睛里閃著(zhù)光，他說(shuō)：“搞數學(xué)的人整天都在考慮問(wèn)題，那時(shí)候全班解難題是一種風(fēng)氣，解不出來(lái)睡不著(zhù)覺(jué)，難題解出來(lái)，那種高興是沒(méi)法用語(yǔ)言來(lái)描述的，常常有人因為一道難題解出來(lái)了，興奮得半夜兩三點(diǎn)敲別人床板”。
楊維廉說(shuō)：“學(xué)數學(xué)的人想問(wèn)題，有時(shí)候連著(zhù)幾天不睡覺(jué)，這是不奇怪的。因為你腦子里總是有問(wèn)題，我跟我的學(xué)生講，‘你腦子里要有問(wèn)題，腦子里沒(méi)有問(wèn)題，你就完了’”。楊維廉經(jīng)常失眠，每每睡到半夜醒來(lái)就再難入睡，用他自己的話(huà)說(shuō)就是“腦子一直是掛著(zhù)的”。
楊維廉說(shuō)：“剛工作的時(shí)候，早上起來(lái)先跑步，早飯都不吃就去辦公室看書(shū)，當時(shí)的想法就是要搞出一點(diǎn)東西，沒(méi)其他想法，根本不去考慮錢(qián)啊什么的，我腦子里是有目標的�！�
說(shuō)來(lái)也奇怪，在接近兩個(gè)小時(shí)的參訪(fǎng)過(guò)程中，楊維廉基本上沒(méi)說(shuō)一個(gè)“難”字。我不由得問(wèn)他：“您遇上過(guò)什么解決不了的難題嗎？”楊維廉笑了，他說(shuō)：“困難不是沒(méi)有，但只要你肯鉆研，你就不會(huì )覺(jué)得焦頭爛額、束手無(wú)策。數學(xué)的思維方式是推理，首先第一步是要把它解算出來(lái)，正確性的表象不一定馬上解釋清楚，但問(wèn)題一定能解決�！�
善于思考作科研
整個(gè)嫦娥一號衛星的軌道設計初期就是由楊維廉一個(gè)人想出來(lái)的，現在雖然他的一個(gè)學(xué)生也加入進(jìn)來(lái)，但是軌道的設計還是主要靠楊維廉自己。
楊維廉的工作方式非常特別，這是他在長(cháng)期工作實(shí)踐中養成的，也是學(xué)數學(xué)的人特有的。他常常一個(gè)人思考，而很少與別人討論。他認為，軌道研究中，思考是非常重要的，不用討論。數學(xué)上的東西，只要邏輯思維沒(méi)問(wèn)題就肯定沒(méi)問(wèn)題。他舉例說(shuō)：“這就像在學(xué)校里做一個(gè)習題，布置了這個(gè)題叫你做，你不一個(gè)人做還要幾個(gè)人做？整個(gè)軌道計算出來(lái)，應該是什么樣的軌道，這都是硬算出來(lái)的，因為它要有個(gè)模型來(lái)解，解出來(lái)就可以，在解的過(guò)程中沒(méi)必要討論。當然在實(shí)現的過(guò)程中還要跟蹤衛星，這不是我一個(gè)人能解決的，但是計算上，我一個(gè)人就可以。軌道設計如果對誤差有要求，那么你就告訴我，如果在實(shí)際中有理論中沒(méi)有預想到的誤差的話(huà)，我會(huì )分析出來(lái)，控制的精度一確定，問(wèn)題就解決了�！�
“只要我有興趣，我就愿意去做”，這是楊維廉常說(shuō)的一句話(huà)。1983年歸國以后，有人看中楊維廉的突出英語(yǔ)能力，想把他留在辦事處，但是楊維廉還是回到了衷愛(ài)的技術(shù)崗位上，盡管他從一開(kāi)始就知道這是一條布滿(mǎn)荊棘的艱辛之旅。
甘于奉獻不求名
“楊維廉教授是我國航天系統知名的衛星軌道專(zhuān)家。從事航天事業(yè)近40年來(lái)，一直在科研第一線(xiàn)埋頭苦干、潛心鉆研，緊密結合工程實(shí)際對軌道的基本理論、方法及工程應用進(jìn)行了較全面的研究，獲得一系列有價(jià)值的成果，反映在已公開(kāi)發(fā)表的60余篇論文中”。這段話(huà)是2005年《科學(xué)中國人》雜志對楊維廉的評價(jià)。
然而，因為種種原因，我國的衛星只為硬件設置分系統，而屬于軟件設計的軌道設計方面不設分系統，所以雖然從事衛星軌道設計幾十年，在國際國內都享有盛名，但楊維廉卻一直都沒(méi)有總師這樣的專(zhuān)業(yè)技術(shù)職稱(chēng)，一直是個(gè)普通的設計師。也因為這一點(diǎn)，開(kāi)會(huì )的時(shí)候60多歲的楊維廉常常要和年輕人擠在一個(gè)標準間里。
2005年，楊維廉曾經(jīng)申報過(guò)中國科學(xué)院院士，但是因為他工作的特殊性，他沒(méi)有總師、副總師的頭銜，也沒(méi)有各種各樣的獎勵證書(shū)，最終沒(méi)有評上。說(shuō)到這件事，楊維廉眼中閃過(guò)一絲遺憾，但他更擔心的是年輕人會(huì )因為搞衛星軌道設計沒(méi)名沒(méi)利而不愿意踏踏實(shí)實(shí)地去走技術(shù)道路。
談話(huà)中，楊維廉不止一次地提到，現在有些年輕人不注意思考，他說(shuō)：“這種浮躁的心態(tài)是搞科研的人萬(wàn)萬(wàn)要不得的。我的學(xué)生要想糊弄我可不容易，我要帶學(xué)生，一定要看清他能不能做出一些東西，有一些結果，我對學(xué)生的要求是很高的�！�
楊維廉對衛星研制過(guò)程中，科學(xué)與技術(shù)的結合部人才缺乏的現狀，感到憂(yōu)心忡忡，他說(shuō)幾年前他曾經(jīng)想以研究室為單位組織一個(gè)討論班形式的交流活動(dòng)，讓技術(shù)人員通過(guò)探討取長(cháng)補短，達到智慧的碰撞，盡管這個(gè)計劃因為種種原因而沒(méi)能實(shí)現，但楊維廉始終惦記著(zhù)這件事。
信心滿(mǎn)滿(mǎn)待成功
談話(huà)中，總有一種強烈的自信感染著(zhù)我。曾經(jīng)有人提出要請俄羅斯人復審驗證他設計的探月衛星軌道，楊維廉自信地說(shuō)“如果俄羅斯人算出來(lái)的結果和我算出來(lái)的不一樣，那么不是我不對，而是他不對”。這話(huà)聽(tīng)起來(lái)有些“狂妄”，但是了解楊維廉的人都知道這絕對不是信口開(kāi)河。
楊維廉說(shuō)：“我的自信不是盲目自信，發(fā)射的時(shí)候我都很放心，心里很坦然，因為所有可能的情況我都預想過(guò)，有些人很怕，怕是因為心里沒(méi)數，心里沒(méi)底。我說(shuō)我參加過(guò)的發(fā)射，心里都很坦然，因為所有可能的東西我都考慮過(guò)，哪些會(huì )有影響，會(huì )有什么影響。我說(shuō)我可以保證絕對的把握，為什么？我講理由，首先軌道的模型大家都一樣，這個(gè)沒(méi)有任何異議，其次這種模型我解算出來(lái)也絕對沒(méi)有問(wèn)題。當然我還檢驗過(guò)，STK是一個(gè)很好的衛星工具軟件，我算出來(lái)結果完全可以和STK互證。我還把我算出來(lái)的結果代到美國那個(gè)權威的程序中去檢驗也沒(méi)問(wèn)題。理論根據和推理都是很清楚的，我沒(méi)什么可擔心的�！�
當時(shí)有人說(shuō)：“老楊，你就當是去俄羅斯玩一趟”，楊維廉說(shuō)：“不行，我有很多問(wèn)題要考慮，我已經(jīng)解出來(lái)是正確的，而且我使用了旁證，而且我用美國另外一顆已經(jīng)成功的星作了驗證�！�
楊維廉說(shuō)探月衛星的軌道設計對他來(lái)說(shuō)其實(shí)很容易，設計中的大量時(shí)間花在與測控和控制與推進(jìn)分系統的協(xié)調上。通常是楊維廉遷就這些分系統的要求，不斷地修改設計方案�！叭绻晌疫x擇，我有很多條軌道可以選，但是還要滿(mǎn)足測控的要求，我從理論上算出來(lái)，要控制多少很簡(jiǎn)單，但是還要根據控制精度要求，在根據測控反過(guò)來(lái)在調整。有時(shí)要求比較苛刻，拿嫦娥一號衛星的軌道來(lái)說(shuō)吧，以前沒(méi)有哪顆星需要變軌多達三次，而且研制月球軌道使還需要把以前的很多顆星的研制都結合起來(lái)。去滿(mǎn)足各種各樣的要求，雖然也不是特別難，但因為我的設計受到很多約束，從這個(gè)意義上講呢，我的難度很大，水平很高�！闭f(shuō)到這里，這位66歲的設計師很開(kāi)心地笑了起來(lái)。
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