航天大家 | 杨嘉墀:用光辉的一生诠释了什么是科学家精神和科学家眼界




在无垠的宇宙中,有一颗星星的光芒,跨越时空,将爱国、创新、求真和奉献的科学家精神传递给每一代仰望星空的中国航天人。这颗星星叫“杨嘉墀星”。

2003年,国际小行星中心通知世界各国天文台,将编号为11637号的星星命名为“杨嘉墀”星,以褒奖中国科学院院士、国际宇航科学院院士杨嘉墀先生在中国发展人造卫星、自动化与控制技术领域所作的贡献。


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“两弹一星”功勋科学家

“863计划”的四位倡导者之一

中国科学院院士 杨嘉墀


杨嘉墀院士是我国“两弹一星”功勋科学家,“863计划”的四位倡导者之一,促进北斗导航系统应用的牵头建议者。从核潜艇到原子弹,从载人飞船到人造卫星,他几乎参与了每一次对国家安全和人民幸福有巨大影响的重大科技成果的研制。

在12月2日由航天科技集团五院举办的“赞辉煌成就 聚银发力量”五院老科学技术工作者协会成立大会中,王南华老专家饱含深情地回忆多年前跟随杨嘉墀院士学习、工作的点滴,重现了老一辈科学家们求真务实、爱国奉献、开拓创新的高尚品格,传递出航天五院科学家的不朽精神。



01
“先生为我国‘两弹一星’事业
作出卓越贡献”

王南华回忆,最早听说杨嘉墀院士是她在中国科技大学念书时,当时还是学生的她,听了杨先生亲自讲授的核反应堆控制专业课。20世纪60年代,王南华毕业后被分配到中国科学院自动化研究所,进入杨先生亲自组建的反应堆控制研究室工作,这段经历使她得以近距离接触先生,深入了解先生回国后作出的卓越贡献。


1960年,苏联单方面撕毁合同,撤走专家,致使我国许多重大军工项目几乎处于瘫痪状态。聂荣臻元帅说:“自己干吧,靠人家靠不住,党中央寄希望于中国自己的专家”,指示国防部五院、二机部与中国科学院等单位“拧成一股绳”,通力合作完成国防尖端任务。


为了配合我国导弹研制任务,1961年中国科学院自动化所承担了大型热应力试验设备的研制任务,其核心任务是模拟导弹在高空飞翔时所经历的气动加热加载环境。杨嘉墀先生临危受命,担任这项工程的总负责人。在当时,国内工业基础薄弱,相关技术几乎是一片空白。杨先生没有退缩,提出了一套创新的实验思路,与工程组共同日夜奋战,按时成功研制出大型热应力试验设备。设备运行后,我国第一批导弹的地面试验顺利完成,并取得了预期的结果。


原子弹在爆炸时产生的明亮火球,会瞬间释放出巨大的热辐射,如何测算这时原子弹释放的能量,成为当时亟待解决的关键问题。1963年,中国第一颗原子弹爆炸试验迫在眉睫,但核试验所需要的测试工作却毫无准备。


在国防科委紧急召开的测试方案交底会上,程开甲直言,知道的情况全部交底了,测试总体方案怎么定,完全交给自动化所的专家组来确定。这句话,把重任全部交到了杨嘉墀先生的肩上。杨先生没有一丝犹豫,当场立下军令状,毅然接下这项从0到1的艰巨任务。


在几乎没有任何资料可供借鉴的情况下,杨先生带领团队夜以继日地攻关,迅速开展设备研制工作。经过无数次试验和改进,最终成功研制出火球温度测试仪、冲击波压力测试仪和地面振动测试仪等关键设备。1964年首次核爆炸试验时,这些设备准确获取了大量宝贵的实测数据,为判定核爆炸威力提供了科学依据。随后,他又带领团队完成了火球光谱仪和火球超高温测试仪的研制,这些设备成功应用于我国首次氢弹核试验和首次地下核试验。


在“两弹”试验成功以后,杨嘉墀先生把主要精力转向了人造卫星的研制。赴苏联考察学习后,杨先生深有感触,他认为“发展空间技术,要走自己的路,要靠自己干”。1965年初,他作为卫星总体设计组副组长,组织完成了第一颗人造卫星“东方红一号”的总体方案论证和卫星姿态测量与控制的专题论证。

02

“先生带领年轻团队成功研制

第一代三轴稳定卫星控制系统”


王南华回忆说,1966年中央决定启动第一代返回式卫星的研制,自动化所迅速组建了控制系统总体室,她也成为其中一员,有了一段在杨先生带领下的共同奋斗历程。

正值中苏关系破裂、欧美对华技术封锁的严峻形势,团队年轻人又毫无经验,研制任务困难重重,此时杨嘉墀先生正好被下放到王南华老专家所在的新成立的系统总体室。杨先生的办公桌一度被放在走廊上,但他从未因不公正的待遇有所怨言,而是迅速融入这个年轻的集体,以赤诚的爱国之心、渊博的学识、丰富的经验和熟练的英语成为大家最好的老师。

杨先生带领团队从零开始设计出我国第一个三轴稳定姿态控制系统。在姿态测量的方案设计中,偏航姿态测量成为难题。先生带领大家经过反复论证,提出采用双框架垂直陀螺和滚动红外地球敏感器组成陀螺罗盘系统的创新方案,这样就可以同时来测量滚动和偏航两个轴的姿态偏差,成功解决了技术难题。

在推进系统选什么工质的讨论中,有人提出使用氢气和氦气作为推进工质,认为它们的比冲较大,能够提高推进效率。然而,杨先生经过深思熟虑后指出,虽然氢气和氦气的比冲较大,但它们的总冲较小。最后,权衡比冲、总冲和安全性选择了冷氮气作为推进工质的方案,确保在较长时间的任务中提供更稳定、可靠的动力供应。

杨先生亲自参加并指导了各项地面验证试验。第一次使用三轴气浮台进行全物理仿真试验时,刚一开始,转台就猛然翻倒,是喷管推力矢量偏向导致了系统发散。杨先生立即联想到在真空环境中是否也有同样的问题?他果断决定到真空罐进行试验,得到了真空中喷管推力矢量偏向与大气中的差别,并确定了以后上天用的喷管都要在真空罐中进行试验和筛选。

1975年第一颗返回式卫星发射成功,面对大量的遥测数据,只有手拉计算尺的研究人员,根本做不了功率谱密度等复杂的数据处理。正在这时,杨先生从美国带回了一台“王安台式计算机”,放到实验室供大家使用。这是先生参加国际自动控制联合大会时,用他在美国获得的两千美元发明专利费购买的。杨先生每天亲临王安机旁,一边编写程序,一边给大家讲解各种数据处理的基本算法。

王南华说:在我国第一代返回式卫星的研制中,杨先生始终陪伴大家走过这段艰苦创业的路程,他会在每个人最需要指点和帮助的时候出现在你的身边,给你一个建议,或给你一篇参考文献。大家敬佩他的学识,更敬佩他的人品,他的创新胆识、求真务实作风、无私奉献精神深深教育着每一个人。
03

“先生高瞻远瞩,

为航天技术发展指明方向”


作为一位战略科学家,杨嘉墀先生曾多次从战略高度向国家提出重大建议。20世纪80年代,他和王大珩等一起倡导了著名的“863计划”, 在我国科学技术需要急起直追的年代,“863计划”的实施有力推动了我国高新技术及其产业的发展。

在航天技术领域,杨嘉墀先生始终站在最前沿指明方向。1995年,他作为国际空间控制委员会副主席,在香山饭店召开了主题为“卫星智能控制”的国际会议,在会上作了《中国空间计划中智能自主控制技术发展》的报告,提出了发展空间智能自主控制技术的倡议,受到各国专家的高度赞扬。

王南华讲述了她在杨先生指导下开展自主故障诊断研究的经历。

杨先生很早就预见到智能控制将是航天技术发展的必然趋势。1987年,王南华正参与第二代返回式卫星的研制工作,杨先生找到她说:“智能控制将是未来航天技术的发展方向,希望你能利用负责控制系统试验的有利条件,从自主故障诊断入手开展一些研究工作,可以带一些研究生,争取一些预研课题。”王南华当时虽然没有完全理解先生的话,但还是很快地行动了。

她开始带研究生,申请国家自然科学基金课题,参加人工智能学习班,经过一段时间的努力,王南华及其团队在实时专家系统知识表示方法上取得突破,并建造了一个“实时故障诊断专家系统”。但在进行课题研究时,王南华深感与型号工作有冲突,同时也为预先研究得不到领导的支持而感到苦恼。一天,她遇到了杨先生,向先生吐露了预研工作的艰难和困惑,先生语重心长地对她说:“搞预先研究就是要耐得住寂寞!”

此后,杨先生的这句话始终在王南华耳边萦绕。她先后又带了十几名研究生,连续申请了自然科学基金课题、973课题和院、所预研课题,在知识获取方法、基于规则和基于数据的多种推理方法上都取得了一些研究成果,获得了一些奖项。

王南华说,他们的工作远没有达到先生的期望,先生交给她的作业没有完成好,人工智能在航天领域的应用任重道远!

王南华最后说:“杨嘉墀先生用他光辉的一生诠释了什么是科学家精神,是爱国、创新、求真和奉献;什么是科学家眼界,是宽广的视野、敏锐的洞察力和战略家的眼光。


来源/科协频道

编辑/杨斯爽

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