卫星两总 尽献才智
20世纪90年代初期,国际上掀起了一股势头强劲的小卫星热。因为与“大卫星”比较起来,小卫星具有投资少、重量轻、研制周期短、技术更新快等特点,特别适合国民经济发展及科学研究的需要,市场前景一片光明。
面对这一充满活力的新兴产业,国家给予了高度重视,将其列入著名的863计划。我国部分高校与研究机构,纷纷开始在这一新领域的技术较量与市场角逐。作为我国卫星研制的“国家队”,五院更是集中专门力量着手现代小卫星的研制开发工作,下决心占领小卫星市场。
在哈工大任职期间就致力于小卫星研究的马兴瑞,称得上是国内研究小卫星的先驱。对国外小卫星的发展历程以及研制情况都了然于胸的他,一直用学者的敏锐捕捉着这个领域的动向与走势。在五院小卫星研制刚刚起步的关键时刻,在担任副院长的同时,他受命兼任中国第一颗现代小卫星——实践五号卫星的总指挥和总设计师。
这个新的身份,既让他如鱼得水,也让他压力重重。在学校,更多的是侧重理论研究;在研究院,则更偏重实战考验。那时,马兴瑞刚到五院不久,有些人还在质疑这个新来的教授到底行不行。很快,答案便在实践五号卫星的研制中显示出来。
实践五号卫星是一颗应中国科学院要求研制的空间科学实验卫星,主要用于空间单粒子测量及对策研究试验、空间流体科学试验以及载人航天工程的一些先期技术试验等,具有重要的研究与应用价值。
尽管是国内第一次研制现代小卫星,许多技术问题无从借鉴,但一向重视创新的马兴瑞仍然坚持倡导卫星研制的高起点、高品质,特别在研制中采用了公用平台的概念。他和同事们研究后认为,根据国内外小型卫星技术的发展趋势和国内应用需要,自主研制开发一个实用型的现代小卫星公用平台大有必要。卫星公用平台可以根据不同航天任务,进行局部适应性修改,可支持多种有效载荷,构成各类小卫星,既可进行科学实验、新技术试验、对地观测、环境监测、减灾,也可以组成星座,从事通信、导航等业务,具有广阔的应用前景。这个平台,后来被命名为CAST968小卫星公用平台。CAST是中国空间技术研究院即五院的英文缩写,968代表着1996年8月实践五号卫星工程立项的日期。这个平台的推出,成了实践五号整个研制过程中浓墨重彩的一笔。
然而,经历第一次,不仅仅意味着研制中如何创新,更意味着研制中的风险与艰难。
1997年春,实践五号卫星在进行力学环境试验中,卫星的“翅膀”——太阳翼有裂损现象,弄得大家心里有点慌。太阳翼的作用是为卫星提供能源,其外形就像伸展在卫星外面助卫星飞翔的翅膀。小卫星上使用的太阳翼,与五院以前研制的诸如资源卫星那样的“大”卫星的太阳翼有所不同,“个头”比原来的小,因此在设计上有所改变。第一次做,难免有考虑不周之处,但什么原因会造成太阳翼的裂损呢?研制人员一时找不出症结。
当试验人员为此而手忙脚乱时,马兴瑞在现场仔细查看了卫星“翅膀”受伤的程度。过了一会儿,他充满自信地对大家说:“大家不要担心,这是太阳翼力学环境条件的设置不合理造成的,只要采取有效的办法就可以避免”。
话是这样说,其中的奥妙却在哪里呢?为了证明这种判断的正确,马兴瑞一边要求做整星对太阳翼力学环境预示的分析工作,一边与力学试验人员进行深入探讨,带着大家一起分析试验环境和各种数据,最终得出了结论:给太阳翼输入的力学条件比实际的情况大了许多,由此导致太阳翼裂损。也就是说,太阳翼裂损与设计质量无关,只需对力学环境试验条件进行准确的分析与预示,太阳翼裂损现象就不会再次出现。后来的整星力学试验,进一步证明了他判断的正确。
1999年春节刚过,他们又遇到了一件不可思议的事。一般情况下,卫星按要求研制生产出来后,就进入发射场待命发射。实践五号卫星因等待风云一号卫星的研制完成,以进行一箭双星发射,而在储存间里储存了半年多。储存后再次进行卫星力学振动试验,其结果令人吃惊:卫星的第三阶固有频率有一定下降!频率下降说明什么?搞卫星结构的专家认为,这是卫星结构松动或破损造成的。若果真如此,后果非同小可,将直接影响卫星是否还能发射。为此,研制人员马上开始对卫星进行探伤试验,同时将卫星上的螺钉都重新检查了一遍。但经检查,卫星结构没有任何毛病。一时间,这成了一个解释不了的可怕现象。
马兴瑞凭借自己在力学方面的根基,提出自己的独到见解。他认为,这是一种物理现象,只是需要给出一个科学而合理的解释。为验证这种观点,他组织专家进行深入研究,下决心解开这个“谜团”。 随着对这一现象认识的不断深化,马兴瑞将其定位为由整星全铝蜂窝结构残余应力释放及连接应力重新分配所导致的“频移”现象,也就是说,这类卫星的结构系统在储存一段时间后重新进行力学试验时,可能会出现局部频率下降。这个令外行完全看不懂的“谜底”,得到专家们的一致认同,随后还得到了国际上相同文献的印证。“频移”现象并不影响卫星的质量与发射的消息传出,研制人员皆大欢喜,悬着的心终于放了下来。
人们开始对力学功底深厚的马兴瑞敬佩有加,同时也格外称道这位爽快的东北人。那是1996年,实践五号有效载荷管理系统的研制正在烟台513所紧张进行。按照进度要求,必须在年底交付产品才能保证整星的研制任务。有关人员克服研制难度极大的困难,每日加班加点,拼命往前赶制,终于在年底顺利通过了到北京的联合测试。马兴瑞和大家一样,为此十分高兴,立即将表示庆功的美酒摆到了1997年元旦的喜庆宴席上。从烟台来到北京的几位普通的科技人员,出门在外,受到副院长、总设计师的如此礼遇,内心充满感动。
1999年5月10日,长征四号乙火箭一箭送双星,将风云一号卫星和实践五号卫星一同送入太空。当实践五号顺利入轨的喜讯传来时,发射现场和卫星测控中心一片欢腾。马兴瑞和他的研制队伍在这一难忘的时刻彼此激情相拥,击掌相庆。
由于实践五号卫星在研制过程中坚持创新探索,特别是卫星研制在“快、好、省”等方面进行了有益尝试,推出了我国第一个实用型现代小卫星公用平台——CAST968小卫星公用平台,应用星务管理概念进行星上电子系统功能集成设计,进行了卫星多模式姿态控制试验等成果,引起专家们的广泛关注。这些“亮点”放射出的光芒,使“实践五号”当之无愧地获得2001年国家科学技术进步二等奖。作为总指挥与总设计师,马兴瑞以排名第一的身份与同事们共同获得了这一来之不易的殊荣。2002年2月1日,在我国科技界层次最高的奖励大会——2001年度国家科学技术奖励大会上,马兴瑞和其他获奖代表一同登上人民大会堂主席台,从党和国家领导人手中接过了获奖证书。
在马兴瑞看来,卫星研制成果得到认可与应用,才是对研制者最大的褒奖。实践五号卫星发射成功后,一批小卫星使用了CAST968平台技术,这其中包括同样由他担任“两总”的海洋一号卫星。
进入21世纪,“向海洋进军”成为各国经济发展的重要战略目标。我国是一个海洋大国,拥有300万平方公里的管辖海域。但是,海洋开发利用中日益严重的资源与环境问题,不仅影响了海洋经济的可持续发展和海洋的可持续利用,而且直接关系到人类的生存和社会的发展。海洋一号卫星正是顺应这种需求而研制的我国第一颗海洋水色遥感探测试验型业务卫星。
应用卫星重在应用,马兴瑞极为看重这一点。1997年春,马兴瑞到天津参加了一次海洋一号卫星用户需求分析会。面对来自国内各行各业近三十家单位的用户代表,他虚心而仔细地听取各方的意见,对“众口难调”的用户的需求有了更为深入的了解。回到北京后,他对研制人员反复强调:设计中要树立“用户的需求就是我们工作的目标”的用户意识。在这种设计思想的指引下,1999年下半年,马兴瑞带领和组织技术人员完成了海洋一号卫星的方案设计工作。这年10月,他升任航天科技集团公司副总经理,将后续的研制任务交到了他的继任者张永维总设计师身上。
作为海洋一号卫星的第一任“两总”,他时刻关注着这颗卫星的研制进展与难关的攻克。2002年5月15日,海洋一号卫星在太原卫星发射中心发射成功,我国没有海洋卫星的历史从此结束,同时标志着我国在海洋卫星遥感领域迈入了世界先进国家的行列。与此同时,CAST968小卫星公用平台的功能升级经飞行验证,再次表现出优良的性能和稳定的运行,这让马兴瑞备感欣慰。
随后,海洋一号卫星获2003年度国防科学技术奖一等奖,马兴瑞以排名第二的身份与有突出贡献的研制者们共同分享着成果带来的荣誉。
航天事业的魅力让人在时光飞逝中体验着鲜花、掌声、失败、泪水交织的情感。不经意间,马兴瑞已在集团公司领导的岗位上工作了八年。在这八年里,按照职责分工,他亲临现场组织了几十次宇航发射,成功发射了几十颗卫星。其中让他最感骄人的成绩是2004年成功发射了八箭十星。
然而,航天事业是伴随高风险的事业。每一次航天发射,航天人都像是面对着一场“大考”,甚至是生死的考验。能够在任职期间取得百分之百成功的非凡业绩,看上去很美,风光无限,但其过程却充满坎坷。在发射现场,航天人经历的可能是惊涛骇浪,马兴瑞自然也不例外:
——一次发射前,突然下起了瓢泼大雨,导致火箭漏电、发射时间推迟。
——一次测试中,卫星跟火箭意外相碰,直接影响产品性能和可靠性,甚至导致整个发射计划改变。
——一次火箭卫星处于待发状态时,发射塔架上的消防装置因意外启动,导致火箭挨淋,箭上的电器产品的绝缘性能下降,事关产品及人身的安全。
——还有一次,在火箭发射后实施卫星变轨时,卫星储箱压力突然剧烈下降,卫星面临着失控的危险……
严峻的考验面前,更能彰显英雄本色。作为参与航天发射重大决策的领导之一,多年的历练,已使马兴瑞做好了随时准备处理突发险情的心理准备。在他看来,遇事沉着冷静,果断指挥,科学决策,必然能够化险为夷,转危为安。
2002年4月底的一天,正在太原卫星发射中心执行任务的马兴瑞,突然接到北京打来的一个长途电话,告诉他北京一家卫星研制工厂失火,影响了正在制造的一颗卫星。听到这个消息,他没有片刻犹豫,当即决定马上赶回北京了解掌握情况。汽车在路上跋涉了六七个小时。一下车,马兴瑞就着手查看现场,向有关人员详细询问着火的情况以及对卫星的影响程度。原来,火是由厂外装修人员不慎引发的,火势虽不大,但其烟尘飘落到了厂房内正在研制的一颗卫星“身上”,使有“洁癖”的卫星无法满足洁净度方面的要求。清楚了情况,马兴瑞立即组织协调,将这颗卫星“转移”他处进行“清洁”、测试,将对卫星质量、研制进度的影响降至最低。
为确保发射的万无一失,马兴瑞常常鼓励下属吃透技术:“出现问题时,一定要把其原理搞透,原理搞透不会出现灾难性的错误;如果搞不透,灾难性的后果就有可能相伴而来。”“要把成败的界限搞清楚,并在界限内加以控制,这样才能确保成功。达不到发射成功的要求与水平,决不贸然进行发射。”
在发射基地,很多发射队员都看到过,遇到问题时,无论多么疲劳,马兴瑞都坚守在现场、坚守在第一线,甚至是连续几天几夜地处理问题,一丝不苟地查找故障原因,把眼圈都“熬”黑了。