時代先鋒

“牧星人”李恒年:在太空“畫”出美麗的星跡

2015年10月20日10:24    來源：人民網-科技頻道 

宇航動力學國家重點實驗室主任李恒年

人民網北京10月20日電 （記者 魏艷）今天，已經有一百余顆“中國衛星”在太空遨游，它們類型不同、功能各異，在國家經濟社會建設中發揮著重要作用。從衛星升空那一刻，直至其壽命終結，對它進行跟蹤測量控制、故障診斷維修等工作，就是航天測控。

在中國西安衛星測控中心，有一位著名的“牧星人”：李sir。他曾連續奮戰69天，讓價值十多億元、在太空中瀕臨失效的衛星起死回生；也曾為一個問題專注20年，使我國航天器機動軌道確定能力提高到世界先進水平；他系統建立了同步衛星共軌控制的理論方法和技術，成功運用于我國和其他國家多顆衛星共軌控制；他發展了李濟生院士確立的衛星軌道確定理論，提出了衛星機動軌道確定理論，并成功運用于我國多顆機動軌道衛星。

他就是李恒年，西安衛星測控中心測控技術部研究員，宇航動力學國家重點實驗室主任。

從尋呼臺到測控衛星： 一個“編外人員”的成功逆襲

1992年，25歲的李恒年研究生畢業，被分配到西安衛星測控中心。人事部門一看他的簡歷：“本科，蘭州大學數學系；研究生，國防科技大學計算機系”。懂數學、會編程，正好中心在發展BP機尋呼業務，就把他分到了尋呼臺。

但直到一年多以后，李恒年從同事們的聊天中才知道，別人設計的軟件服務對象是衛星，自己編寫的程序服務對象卻是BP機。盡管尋呼臺待遇好、掙錢多，可他始終心有不甘。于是，閑不住、愛琢磨的他經常到測控技術部旁聽同事們討論測控難題。

當時正趕上中心即將執行一顆返回式衛星測控回收任務，任務聯調時，地面測控站頻繁出現數據中斷、跳變、丟失等現象，令許多技術人員一籌莫展。

通過翻閱技術資料，李恒年敏銳地察覺到是數據處理算法有問題。作為一名“編外人員”，李恒年利用休息時間編制了一套全新的算法程序和技術方案。

當他捧起方案向時任測控技術部軟件室主任陳長貴匯報時，陳主任被小伙子的勇氣和執著所感動，專門邀請有關專家對李恒年的成果進行了嚴格評審。

盡管大家對這個毛頭小伙將信將疑，但時任測控技術部總工程師李濟生還是一錘定音：“這套方案做的不錯，我看可以讓他試一試。”

新方案投入使用使測控站數據中斷等問題迎刃而解，年輕的李恒年在測控中心嶄露頭角，也順利地被調入了他夢寐以求的測控技術部軟件室。從最基礎的測控數據處理，到研究提出航天測控最優估計方法；從衛星機動軌道確定，到航天器姿態控制；從多星共位控制，到衛星編隊穩定性設計；從神舟飛船返回落點預報，到北斗衛星導航系統星座部署……李恒年的人生軌道從此同航天軌道緊緊連在一起，再也沒有分開。

航天測控任務現場（站立者為李恒年）

不見硝煙的69天太空大營救

2006年10月，我國一顆遙感衛星突發故障。遙測數據顯示，衛星在太空中急速翻滾，星上能源完全消失，只有陽光照射到太陽能帆板時，才有幾秒鐘的信號反饋。

衛星研制部門和航天測控戰線的專家緊急會商：當務之急，是盡快確定衛星姿態，抓住每次幾秒鐘的衛星加電時間，注入控制指令，使衛星停止翻滾，轉入正常運行姿態。否則，價值十多億元的衛星，將成為毫無用處的太空垃圾。

當時，我國航天測控網的覆蓋率還不高，確定衛星運動狀態，捕捉衛星搶救時機的難度非常大。經過持續20多天的仿真分析，李恒年帶領團隊終于掌握了衛星翻滾的運動規律和太陽帆板供電的周期規律，準確預測出衛星最大供電時間段。按照他們的建議，遠望號測量船在南半球上空捕獲衛星，注入遙控指令，69天的太空營救終獲全勝。

2007年2月，一顆北斗衛星發射后信號消失，隨后連續17天與地面失去聯系。李恒年再次受命出征，最終使衛星“起死回生”，為國家經濟和航天事業挽回巨大損失。

2011年8月，我國首顆海洋動力環境衛星在太空運行中突然出現姿態異常，太陽能帆板無法對日定向，星上能源告急。李恒年率領團隊沖向測控任務現場，建立衛星姿態動力學模型，提出了衛星減旋的控制方案，為成功搶救衛星贏得先機。

“迎接挑戰最好的方法就是要把自己逼得狠點兒，有把自己逼入絕境的堅定毅力。”李恒年參與組織的一次次衛星異常情況處置，雖不見硝煙，卻驚心動魄。

李恒年在航天測控任務第一線

三方三輪談判 為北斗在天上“擠”出一個位置

環繞赤道上空、距地面約36000公里的地球靜止軌道，是各國“太空斗法”的一個重要舞臺。

2007年初，我國一顆北斗衛星發射在即。然而，在“北斗”預定的組網位置上，已有分屬不同國家的兩顆衛星在軌運行。能否與外方順利實現“多星共位”，對爭取我國空間利益具有重要意義。

通過談判讓外方認可我們的技術，實現“3星共位”是解決問題的唯一途徑。作為測控專家，李恒年當時一方面要做好技術準備，另一方面還要思考談判策略，挑戰和壓力很大。

談判進行得異常艱難，外方專家對我國共位技術提出種種質疑。談判桌上，李恒年圍繞外國專家提出的各種問題，一個個尋求對策，提出共位需求和擬采取的技術措施。三輪談判后，三方利益最大化選優方案得到外方專家一致認可，最終達到了共位目的，并現場簽署了備忘協議。

李恒年對同事說：“即使一件工作開始時毫無希望，甚至絕望，但高漲的激情和忘我的投入可能會產生超乎想象的美妙結果。”

宇航動力學國家重點實驗室主任——李恒年

從10公里到374米：攻克難題就是存在的價值

在同事李晶眼里，李恒年對困難仿佛有種特殊的偏愛，困難越大他越要戰勝，要求越高他越要追求完美。

李恒年這種不達極致不罷休的狠勁在“神舟”系列任務上表現的淋漓盡致。

作為西安衛星測控中心神舟飛船落點預報技術負責人，李恒年在飛船返回控制和落點預報這兩個重難點問題上傾注了許多心血。從“神一”到“神四”，李恒年和大家一道，將落點預報范圍逐漸縮小到10公里。

在神舟五號任務中，為了確保航天員生命安全，他以近乎苛刻的要求開展每項工作，通過對歷史試驗數據全面分析和上百次仿真計算，提出了“折算氣象風漂移運動修正船下點預報方案”，最終把落點預報牢牢鎖定在1公里以內。

“1公里，應該是很精確的落點預報了吧？李sir卻不這樣認為。”李晶說，在神舟六號任務中，他又開始了新一輪沖刺，及時攻克了快速優選數據源的難題，帶領團隊計算出的飛船制動時刻非常精確，誤差僅有200毫秒。正是由于這一精準的預報，搜救人員僅用12分鐘就趕到了返回艙落點。

但李恒年仍不滿足，“能不能把落點誤差再縮小些，讓搜救隊員到達再快一些。”作為工作人員之一的李晶非常清楚，這就好比一百米比賽跑進10秒后，要再把成績提高1毫秒一樣，難度太大了。李晶勸他：“12分鐘已經是極限了，再發起挑戰會異常艱難。”可李恒年卻輕描淡寫地說：“攻克難題不就是我們存在的價值嗎？”

李恒年常說：“一個科研工作者，如果沒有幾個問題始終占據著頭腦，很難有多少成就。”一旦有了想法，他就會立即著手付諸行動。在神舟七號任務中，他帶領團隊做了大量的建模與仿真分析，開發了飛船姿態新型計算軟件，并進行了高空氣象風對返回艙控制與落點預報精度的影響研究。最終，返回艙落點預報結果與實測只差374米。

李恒年在宇航動力學國家重點實驗室指導青年科研人員

20年“死磕”衛星機動軌道精度

在許多人眼里枯燥乏味的數據、模型，李恒年卻像朋友一樣對待它們。 李晶和李恒年是從1996年開始一起工作，那時李恒年正在著力解決“東方紅3號”衛星軌道機動難題。2013年，李恒年出版了專著《衛星機動軌道確定》，李晶翻閱時驚奇地發現，雖然時隔近20年，但李恒年一直沒有放棄對這一問題的跟蹤研究。

李恒年認為，當年雖然解決了算法的收斂問題，但收斂速度緩慢且精度有限。經過5年研究，李恒年提出了第二代方案，解決了快速收斂問題，但仍存在跟蹤滯后。又經過5年持續跟進，他提出了第三代方案，部分解決了濾波滯后和跟蹤精度問題，但軌道精度仍然達不到他的標準。大約5年后，他在2010年提出了第四代解決方案，收斂速度和軌道精度均得到了大幅提高。

“20年，對于一個科研工作者來說不算短，如果沒有咬定青山不放松的韌勁，很難想象20年是如何堅持下來的。”李晶說。

宇航動力學國家重點實驗室主任李恒年

學生眼中的他：鼓勵別人否定自己

神舟飛船返回艙落點預報是李恒年職業生涯中濃墨重彩的一筆。從“神一”到“神七”，飛船返回艙落點預報精度由10公里精確到300多米，一步步鑄就了李恒年的“金字招牌”，也留給年輕科研人員一個幾乎不可跨越的高峰。但就是這樣一塊飽含他無數心血和巨大榮譽的里程碑，他也鼓勵別人去挑戰。

博士錢山是李恒年的得意門生，在他眼中，李sir不僅敢于向權威挑戰，而且勇于否定自己，甚至鼓勵別人否定自己。

2010年12月，錢山開始參與神舟八號飛船返回控制和落點預報任務準備。在逐漸學習掌握了飛船返回控制和落點預報相關技術細節后，錢山發現李sir采用的三自由度落點預報模型仍有改進空間。

“但他既是權威，更是老師。”在說與不說之間，錢山猶豫不決。當錢山鼓足勇氣給李恒年遞了一份報告并做了簡要闡述后，李恒年一時間沒什么反應，只是專注地看著報告。屋里的氣氛有點尷尬，錢山趕緊解釋說：“這只是我從理論上做了一些分析。實際上，現在的算法已經使落點預報精度達到幾百米，完全可以保證搜救飛機與返回艙同時落地，應該沒有再改動的必要。”但李恒年很快就表達了堅定的支持意見：“科研無止境，發現問題就要解決。”

之后，在李恒年的指導和支持下，錢山和某高校科研團隊合作，將三自由度動力學模型改進為更加精確的六自由度動力學模型，在神舟八號后續任務中進行了驗證和應用，結果表明：氣象風漂移修正量精確度提高了30%，落點預報精度的穩定性進一步提高。

“相比李sir之前里程碑式的進步，這點改進是在是微不足道。”錢山說。但李恒年卻看得很重，他說：“創新不分大小，哪怕是一點點創新，都很可貴。”

2009年宇航動力學國家重點實驗室成立，李恒年被任命為實驗室副主任。他以“培養超過自己的人”為己任，將更多的精力投向了科研學術和團隊建設。現在，同事們都說，李恒年像個開“獵頭公司”的，看到有本事的年輕人，就像遇到了寶貝。外出參加學術會議遇上科研苗子，也會動員人家加入航天測控大軍。在李恒年看來，實驗室絕對不能走“快餐文化”路線，而是要按照“百年老店”的品牌來經營。