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卫星上天我们测控

2010-08-30陈芳允

太空探索 2010年4期
关键词:观测站多普勒测控

陈芳允

我是搞电子的,对卫星发的无线电信号有浓厚的兴趣。所以苏联放卫星后,我和张志诚,还有研究室的其他几位同志,合计着能否收到苏联卫星上的无线电信号。我们开设了一个小小的课题(并非上面下达的任务),几个人一起做了一台接收无线电信号的装置。后来,搞天文的同志也加入进来了。

苏联的第一颗卫星早晨太阳没出来时能用肉眼看到,我起来看到过2次。我们接收到它向地面发射的无线电信号及频率变化(称为多普勒频率),并计算出它的轨道,还推测了一下它里面可能有些什么内容。

1965年,赵九章、钱学森向中央提出搞人造地球卫星。在毛主席讲了“我们也要人造卫星”以后,科学院正式组织研制卫星,称为“651”工程。在对卫星的跟踪测量方面,则于1 966年组织成立了“701”工程处。当时,这项工作有天文、电子、光学等三方面的人参加。

赵九章先生在清华做过助教,我在清华物理系读书时,他辅导过我们的实验工作。大约在1 966年的夏秋之交的一个傍晚,我出家门散步,迎面碰到赵九章先生和其他几个人,他对我说,“我们搞卫星,无线电非常重要,这是重要的一环,卫星发出去后就看你们的了”。

对第一颗卫星来说。在测量方面,卫星发射上天后,有3点最为重要。

卫星是否已经进入了运行的轨道?

第二,卫星的轨道是什么样的,是否符合预定的要求?

第三,卫星运行中,什么时间到达什么地点上空的预报。

1 965年年末,科学院开过一次较大规模的会,讨论卫星的研制和测控问题,会上有些争论。在测量方面,光学观测是需要的,大家的意见是一致的,但是考虑到天气不好时光学观测看不到,还得有无线电测量。争论的正是无线电测量方法,特别是对人轨点的测量,当时,苏联和美国主要是采用干涉仪。天文台的一些同志坚持要用干涉仪,电子部提议用雷达,我主张用无线电多普勒测量。最后的意见是在人轨点,光学、雷达、多普勒都用,可以说是为了保险,干涉仪则在入轨后的第一个观测站和第二圈经过我国上空时设置拦截观测,但是试验性质。

关于如何设置观测站的问题,我们国家不像苏联经度跨度那么大,受地域影响,我们一定要适当选择站址,才不会“丢”了卫星。我们考虑卫星上天后的第二圈在新疆那边看,十多圈之后,则转回到东部沿海可以看到。这样,在新疆西部的喀什、东北和胶东地区设观测站就非常重要;此外还考虑了其他一些地方,因此,先后建起8个站和一个测控中心。后因发射静止通信卫星,又增加3个站和测量船。

在卫星测控中有几项原则。第一,设备要有高的效率,但是也要尽量地简化,从国家的经济和人员的情况看,尽可能快地建设自己的测控网。提出的新方法更要考虑是否比旧的方法效率更高,效费比更高。第二,结合中国的条件考虑,我们要求仪器效果不低于人家,但是要想法以中国的条件来达到。当然,如果有些新的元部件,我们也可以自己做。我头脑中一直有一个念头,既然我也学了这些知识,我们应该有自信心,只要干,就不会比人差。

卫星观测一共包括四个方面,其中三个是测控,叫做TT&C,即跟踪、遥测和控制,还有就是通信。通信把各个系统、各个台站和中心联结到一起。

当时传达中央的指示精神是:“抓得住,测得准,报得及时”,我们做到了。我做的是偏重于测控设备方面的工作,实际上还有很大一部分是软件工作,如测量到后,计算卫星轨道,管理卫星的运行和控制执行某种任务等,也部需要在TT&C中做。

对我国放第一颗卫星来说,“抓得住”是卫星测控中最主要的一道难题。如果卫星送上去了,自己却没有看见,不知道卫星到哪里去了,也不好宣布发射成功了,因此大家都很关注。

“抓得住”最主要的是对卫星入轨点的测量。当时估计我国第一颗卫星的人轨点在湖南南部到广西北部一带,因此在这一带设观测站是必要的。但是用什么测量设备呢?光学设备是肯定要用的,光学经纬仪可以起较大作用,但在当时也让人感觉不放心,主要是怕天气不好时看不见。因此,在关键的闽西站,光学、雷达和多普勒三种方法部用上了,在南宁还使用了干涉仪。由于多普勒实时定轨需要多站观测,因此,在闽西、南宁、昆明和莱阳都装上了多普勒,根据多普勒数据可以定出卫星运行的轨道。雷达主要是用来测量距离和卫星角度的,跟踪卫星上的应答机,测量一段距离后,可以算出卫星轨道。

观测站点的选择,主要是和天文台的同志一起商量。因为还有卫星人轨后的第2圈,将经过中国西部边界附近的上空,大家认为这一次的观测也很重要。因为这次测到就可以完全肯定卫星运行正常,同时,测量以后可以把轨道算得更加准确。因此,一致的意见是在新疆西部喀什设站,并安装光学、多普勒和干涉仪等设备。卫星经过十多圈后,回到我国东部沿海上空,这时就要靠东北和山东的站了。卫星的测控中心设在西安,管理和指挥各站工作。各站测得的数据,经过通信线路送至中心,中心计算机综合各站数据,计算出卫星的轨道参数。需要卫星做某种动作时,中心发出遥控指令,经过适当的测控站发往卫星。

在研制第一颗卫星时,地面系统考虑观测较多,没有控制。“东方红一号”上去就自动唱起了《东方红》,没进行遥控。

“东方红一号”卫星在发射时,我们正出差在科学院上海科学仪器厂,讨论新的测量设备。一天晚上,我们几个人走在街上,听到新闻公报,说我国成功地发射了人造地球卫星,并传来了《东方红》的乐曲声。这说明我们的测控系统也成功了,真的很激动,很高兴。

(摘自暨南大学出版社《请历史记住他们——中国科学家与“两弹一星”》)

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