中新網(wǎng)11月2日電 題：為“嫦娥”鋪路的人——記嫦娥一號(hào)衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)師楊維廉
特約記者 成方
童年時(shí)，神話中美麗的嫦娥仙子，衣袂飄飄，飛向月宮的傳說，總能讓人充滿遐想。2007年10月24日，承載著中華民族千年夢(mèng)想的嫦娥一號(hào)衛(wèi)星飛向太空，開始她的首次月球之旅。漫漫奔月路，38萬多公里的行程，又是誰為她的芳香之旅鋪就了一條滿是鮮花的路？
他66歲了，從事衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)40余年，在國際國內(nèi)享有盛名，卻沒有總師的專業(yè)技術(shù)職稱；
他擔(dān)負(fù)著探月工程設(shè)計(jì)四大難題之一的軌道設(shè)計(jì)任務(wù)，卻從來不加班；
他就是嫦娥一號(hào)衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)師楊維廉——一個(gè)愛說愛笑愛思考的智慧老人。
數(shù)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，父親是電信部門的職員，只有小學(xué)文化水平。母親是個(gè)家庭婦女，她所認(rèn)識(shí)的不多的幾個(gè)字還是掃盲的時(shí)候楊維廉教的。后來由于父親工作調(diào)動(dòng)，楊維廉一家輾轉(zhuǎn)來到了安徽巢湖。
童年的楊維廉是個(gè)愛唱歌的孩子，常常一邊唱歌一邊做數(shù)學(xué)題，生活得無憂無慮；童年的楊維廉也是個(gè)愛思考的孩子，有一回，媽媽讓他去茶爐打開水，他一邊走一邊想問題，竟然提著兩個(gè)水壺走到了廁所。
1958年，楊維廉以數(shù)學(xué)滿分的成績(jī)從安徽巢湖考入北京大學(xué)數(shù)學(xué)力學(xué)系數(shù)學(xué)專業(yè)，在校期間，這個(gè)充滿靈氣的年輕人以他對(duì)數(shù)學(xué)的執(zhí)著熱愛和刻苦鉆研很快就成為班里的尖子生。1981年，當(dāng)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(jī)會(huì)，來到美國斯坦福大學(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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也對(duì)楊維廉的成長(zhǎng)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(shù)學(xué)難題，并在美國工程院院士J. V. Breakwell 指導(dǎo)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 教授稱贊這個(gè)研究結(jié)果是“解決了多年未解決的難題”。
學(xué)成歸國前，Breakwell教授對(duì)楊維廉在美期間的工作給予了高度評(píng)價(jià)，一向自視甚高的Breakwell教授把楊維廉稱作“比我還聰明的人”。
勇于創(chuàng)新出成果
2001年，楊維廉開始負(fù)責(zé)我國第一顆探月衛(wèi)星“嫦娥一號(hào)”的飛行軌道設(shè)計(jì)。探月軌道的設(shè)計(jì)在我國是一個(gè)新課題，探測(cè)器在地月之間的飛行涉及三體問題，這個(gè)問題沒有可用的分析解。所謂分析解就是有一個(gè)固定的公式，根據(jù)這個(gè)公式很快可以知道具體解�？墒�，三體問題沒有這個(gè)分析解，不能直接通過解算得到答案，只能用不斷的計(jì)算去嘗試和預(yù)測(cè)這個(gè)解。楊維廉沒有被困難嚇倒，經(jīng)過反復(fù)演算，在預(yù)研中，他終于找到了一種精確解算地月轉(zhuǎn)移軌道的數(shù)值方法，正是這種方法對(duì)地月轉(zhuǎn)移軌道分析與設(shè)計(jì)起了很大的作用。
月球引力場(chǎng)異常復(fù)雜，月球衛(wèi)星軌道與地球衛(wèi)星有很大的差異，過去我國對(duì)于太陽同步軌道衛(wèi)星的研究又很多經(jīng)驗(yàn)，但是月球衛(wèi)星軌道研究還完全沒有先例，需要開始全新的探索。楊維廉采用將涉動(dòng)小參數(shù)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推導(dǎo)月球軌道的分析解，巧妙地解決了探月軌道設(shè)計(jì)中的一大難題。
凍結(jié)軌道偏心率是軌道控制的重要依據(jù)，可是之前我國在這方面也沒有經(jīng)驗(yàn)，于是楊維廉又對(duì)月球衛(wèi)星凍結(jié)軌道進(jìn)行了深入的研究，通過一系列復(fù)雜得推倒，終于驗(yàn)證了“如果用軌道平根數(shù)來表示，月球衛(wèi)星凍結(jié)軌道也是理想的圓軌道”的猜想，發(fā)現(xiàn)了在極月軌道附近存在圓形的凍結(jié)軌道，這一研究對(duì)月球衛(wèi)星軌道的選擇具有十分重要的意義。
探月衛(wèi)星發(fā)射時(shí)，要采用我國成熟可靠的長(zhǎng)征三號(hào)甲運(yùn)載火箭及東方紅三號(hào)衛(wèi)星平臺(tái)。為了適應(yīng)運(yùn)載火箭要求，楊維廉創(chuàng)造性地采用調(diào)相軌道，在星箭分離后的超地球同步轉(zhuǎn)移軌道與地月轉(zhuǎn)移軌道之間，增加了包括三次近地點(diǎn)軌道機(jī)動(dòng)的調(diào)相軌道段。調(diào)相軌道實(shí)際上是衛(wèi)星在預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)與轉(zhuǎn)移軌道近地點(diǎn)實(shí)現(xiàn)交會(huì)的飛行軌道，而在軌道機(jī)動(dòng)的條件下，設(shè)計(jì)調(diào)相軌道是探月衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)中的又一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，但是，這對(duì)于楊維廉硬是通過大量的測(cè)算，在短時(shí)間內(nèi)攻克了這個(gè)難關(guān)。
在楊維廉看來，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，在他所深愛的軌道設(shè)計(jì)領(lǐng)域，沒有什么問題能難倒他。
樂此不疲搞研究
楊維廉總也忘不了在北大數(shù)學(xué)力學(xué)系讀書的日子，說到那個(gè)時(shí)候，他的眼睛里閃著光，他說：“搞數(shù)學(xué)的人整天都在考慮問題，那時(shí)候全班解難題是一種風(fēng)氣，解不出來睡不著覺，難題解出來，那種高興是沒法用語言來描述的，常常有人因?yàn)橐坏离y題解出來了，興奮得半夜兩三點(diǎn)敲別人床板”。
楊維廉說：“學(xué)數(shù)學(xué)的人想問題，有時(shí)候連著幾天不睡覺，這是不奇怪的。因?yàn)槟隳X子里總是有問題，我跟我的學(xué)生講，‘你腦子里要有問題，腦子里沒有問題，你就完了’”。楊維廉經(jīng)常失眠，每每睡到半夜醒來就再難入睡，用他自己的話說就是“腦子一直是掛著的”。
楊維廉說：“剛工作的時(shí)候，早上起來先跑步，早飯都不吃就去辦公室看書，當(dāng)時(shí)的想法就是要搞出一點(diǎn)東西，沒其他想法，根本不去考慮錢啊什么的，我腦子里是有目標(biāo)的�！�
說來也奇怪，在接近兩個(gè)小時(shí)的參訪過程中，楊維廉基本上沒說一個(gè)“難”字。我不由得問他：“您遇上過什么解決不了的難題嗎？”楊維廉笑了，他說：“困難不是沒有，但只要你肯鉆研，你就不會(huì)覺得焦頭爛額、束手無策。數(shù)學(xué)的思維方式是推理，首先第一步是要把它解算出來，正確性的表象不一定馬上解釋清楚，但問題一定能解決�！�
善于思考作科研
整個(gè)嫦娥一號(hào)衛(wèi)星的軌道設(shè)計(jì)初期就是由楊維廉一個(gè)人想出來的，現(xiàn)在雖然他的一個(gè)學(xué)生也加入進(jìn)來，但是軌道的設(shè)計(jì)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(zhǎng)期工作實(shí)踐中養(yǎng)成的，也是學(xué)數(shù)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(rèn)為，軌道研究中，思考是非常重要的，不用討論。數(shù)學(xué)上的東西，只要邏輯思維沒問題就肯定沒問題。他舉例說：“這就像在學(xué)校里做一個(gè)習(xí)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(jì)算出來，應(yīng)該是什么樣的軌道，這都是硬算出來的，因?yàn)樗袀�(gè)模型來解，解出來就可以，在解的過程中沒必要討論。當(dāng)然在實(shí)現(xiàn)的過程中還要跟蹤衛(wèi)星，這不是我一個(gè)人能解決的，但是計(jì)算上，我一個(gè)人就可以。軌道設(shè)計(jì)如果對(duì)誤差有要求，那么你就告訴我，如果在實(shí)際中有理論中沒有預(yù)想到的誤差的話，我會(huì)分析出來，控制的精度一確定，問題就解決了�！�
“只要我有興趣，我就愿意去做”，這是楊維廉常說的一句話。1983年歸國以后，有人看中楊維廉的突出英語能力，想把他留在辦事處，但是楊維廉還是回到了衷愛的技術(shù)崗位上，盡管他從一開始就知道這是一條布滿荊棘的艱辛之旅。
甘于奉獻(xiàn)不求名
“楊維廉教授是我國航天系統(tǒng)知名的衛(wèi)星軌道專家。從事航天事業(yè)近40年來，一直在科研第一線埋頭苦干、潛心鉆研，緊密結(jié)合工程實(shí)際對(duì)軌道的基本理論、方法及工程應(yīng)用進(jìn)行了較全面的研究，獲得一系列有價(jià)值的成果，反映在已公開發(fā)表的60余篇論文中”。這段話是2005年《科學(xué)中國人》雜志對(duì)楊維廉的評(píng)價(jià)。
然而，因?yàn)榉N種原因，我國的衛(wèi)星只為硬件設(shè)置分系統(tǒng)，而屬于軟件設(shè)計(jì)的軌道設(shè)計(jì)方面不設(shè)分系統(tǒng)，所以雖然從事衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)幾十年，在國際國內(nèi)都享有盛名，但楊維廉卻一直都沒有總師這樣的專業(yè)技術(shù)職稱，一直是個(gè)普通的設(shè)計(jì)師。也因?yàn)檫@一點(diǎn)，開會(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(biāo)準(zhǔn)間里。
2005年，楊維廉曾經(jīng)申報(bào)過中國科學(xué)院院士，但是因?yàn)樗ぷ鞯奶厥庑�，他沒有總師、副總師的頭銜，也沒有各種各樣的獎(jiǎng)勵(lì)證書，最終沒有評(píng)上。說到這件事，楊維廉眼中閃過一絲遺憾，但他更擔(dān)心的是年輕人會(huì)因?yàn)楦阈l(wèi)星軌道設(shè)計(jì)沒名沒利而不愿意踏踏實(shí)實(shí)地去走技術(shù)道路。
談話中，楊維廉不止一次地提到，現(xiàn)在有些年輕人不注意思考，他說：“這種浮躁的心態(tài)是搞科研的人萬萬要不得的。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(jié)果，我對(duì)學(xué)生的要求是很高的。”
楊維廉對(duì)衛(wèi)星研制過程中，科學(xué)與技術(shù)的結(jié)合部人才缺乏的現(xiàn)狀，感到憂心忡忡，他說幾年前他曾經(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)人員通過探討取長(zhǎng)補(bǔ)短，達(dá)到智慧的碰撞，盡管這個(gè)計(jì)劃因?yàn)榉N種原因而沒能實(shí)現(xiàn)，但楊維廉始終惦記著這件事。
信心滿滿待成功
談話中，總有一種強(qiáng)烈的自信感染著我。曾經(jīng)有人提出要請(qǐng)俄羅斯人復(fù)審驗(yàn)證他設(shè)計(jì)的探月衛(wèi)星軌道，楊維廉自信地說“如果俄羅斯人算出來的結(jié)果和我算出來的不一樣，那么不是我不對(duì)，而是他不對(duì)”。這話聽起來有些“狂妄”，但是了解楊維廉的人都知道這絕對(duì)不是信口開河。
楊維廉說：“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?yàn)樗锌赡艿那闆r我都預(yù)想過，有些人很怕，怕是因?yàn)樾睦餂]數(shù)，心里沒底。我說我參加過的發(fā)射，心里都很坦然，因?yàn)樗锌赡艿臇|西我都考慮過，哪些會(huì)有影響，會(huì)有什么影響。我說我可以保證絕對(duì)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)沒有任何異議，其次這種模型我解算出來也絕對(duì)沒有問題。當(dāng)然我還檢驗(yàn)過，STK是一個(gè)很好的衛(wèi)星工具軟件，我算出來結(jié)果完全可以和STK互證。我還把我算出來的結(jié)果代到美國那個(gè)權(quán)威的程序中去檢驗(yàn)也沒問題。理論根據(jù)和推理都是很清楚的，我沒什么可擔(dān)心的�！�
當(dāng)時(shí)有人說：“老楊，你就當(dāng)是去俄羅斯玩一趟”，楊維廉說：“不行，我有很多問題要考慮，我已經(jīng)解出來是正確的，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(yàn)證�！�
楊維廉說探月衛(wèi)星的軌道設(shè)計(jì)對(duì)他來說其實(shí)很容易，設(shè)計(jì)中的大量時(shí)間花在與測(cè)控和控制與推進(jìn)分系統(tǒng)的協(xié)調(diào)上。通常是楊維廉遷就這些分系統(tǒng)的要求，不斷地修改設(shè)計(jì)方案�！叭绻晌疫x擇，我有很多條軌道可以選，但是還要滿足測(cè)控的要求，我從理論上算出來，要控制多少很簡(jiǎn)單，但是還要根據(jù)控制精度要求，在根據(jù)測(cè)控反過來在調(diào)整。有時(shí)要求比較苛刻，拿嫦娥一號(hào)衛(wèi)星的軌道來說吧，以前沒有哪顆星需要變軌多達(dá)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(jié)合起來。去滿足各種各樣的要求，雖然也不是特別難，但因?yàn)槲业脑O(shè)計(jì)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到這里，這位66歲的設(shè)計(jì)師很開心地笑了起來。
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