名垂星汉 功在中华——记著名卫星与自控专家、中国科学院院士杨嘉墀

杨嘉墀是我国著名的卫星和自控专家、中国科学院院士。他的一生虽然曲折,但很充实,还有很多巧合和奇遇。

5岁生日那天,父亲送给他的礼物不是玩具和新衣,而是一个小巧玲珑的望远镜。晚上,他用望远镜寻找天空的北斗七星、牛郎织女,幼小的心灵也随之飞上了深邃的夜空和美妙而璀灿的群星。

1958年,即人类第一颗人造地球卫星升空的第二年,毛泽东主席发出号召:“我们也要搞人造卫星。”同年,他参加了中国科学院大气物理代表团,前往苏联参观学习,探索中国发展空间技术的途径。

1965年,他参加并领导了我国第一颗人造地球卫星姿态测量系统的研制,并担任空间技术分系统的设计师。他领导研制的返回式卫星姿态系统,使我国第一颗及以后十多颗返回式卫星全部按预定计划成功回收,达到当时国际先进水平。

1980年以后,他先后担任“实践2号”、“实践3号”卫星总设计师,参加了“一箭三星”研制和飞行试验的全过程,为发展我国“实践”系列卫星做出了重要贡献。

1999年,时任国家主席的江泽民,热情亲切地授予他“两弹一星”功勋奖章。

以我国科学家名字命名的小行星屈指可数。2003年,中国科学院国家天文台报经国际小行星命名委员会批准,把新发现的5颗小行星用科学家的名字命名,其中一颗就是用他的名字命名的“杨嘉墀星”。

三年以后,这位为祖国科学事业奋斗了一生的科学家离开了我们。但是以他的名字命名的“杨嘉墀星”和他领导、组织研制的众多人造卫星、飞船,在宇宙中熠熠生辉……

作为中科院早期开展航天技术研究的专家之一,参与中国空间技术发展规划的制订。领导和参加中国第一颗人造地球卫星姿态测量系统的研制,并任空间技术分系统的设计师,还探索了探空试验新方法

杨嘉墀是解放后从美国回到祖国怀抱的科学家。那是1956年,经过我国政府长期的外交努力和留美知识分子的不懈斗争,美国政府不得不为华裔学者回国放行。

已经阔别祖国十年的杨嘉墀,在美国著名的哈佛大学获得博士学位后,在美国雷达技术权威钱斯领导下工作,研制成功了“快速记录光谱仪”,被美国专家命名为“杨氏仪器”,并获美国专利。作为在国外卓有成就的自动控制专家,回国后参与了筹建中国科学院自动化所、建立自动化技术工具研究室的工作,率先开展火箭探空特殊仪表等方面的探索研究。他们完成的仪表测量装置,提供给火箭发动机试车台使用。一位研制人员赋诗表达了他们的自豪心情:“科研战士攻尖端,火箭卫星只等闲,自动控制新系统,特殊仪表先行官。”为此,杨嘉墀光荣出席了1959年国庆前夕召开的全国群英会。

在毛泽东主席“我们也要搞人造卫星”伟大号召的鼓舞下,研制人造卫星这项工作被列为中国科学院1958年一号任务,代号为“581任务”。杨嘉墀有幸参加了以钱学森为组长的“581小组”。从此,我国空间探索开始起步,杨嘉墀的生命与我国的空间事业紧密地联系在了一起。

1958年10月,杨嘉墀参加了中国科学院组织的中国大气物理6人代表团赴苏联考察,希望“老大哥”能帮助我们探索一条发展航天技术的道路。他们哪里想到,在苏联,不是吃“闭门羹”,就是要“向上请示”,故意拖延时间。代表团滞留了两个半月,仅考察了一些“表面文章”,而参观卫星研制部门及有关设备“连门儿也没摸着”。

回国后,杨嘉墀和考察团的其他科学家,愤惹而冷静地向上级写了一份报告:卫星研制重点应立足国内,走自力更生道路,首先从探空火箭搞起。

“万事开头难”。对于刚刚起步的中国航天事业,研制相关的火箭导弹试验设备,成为当时迫切需要解决的难题。那时,中苏关系破裂,苏联撕毁协议,撒回了全部专家,刚刚起步的中国国防科技事业有可能被扼杀在极袱之中。“泰山崩于前而色不变”,杨嘉墀和同事们硬是顶住了这股西伯利亚寒流,从几乎完全空白的基础上,从建立学科、试验设备建设,到科技干部的培养等各方面艰苦创业,胜利完成了大型热应力试验设备的研制任务,填补了国内空白,满足了我国航天事业发展的需要。数十年后的今天,他们研制成功的热应力试验设备,仍是高速飞机、导弹、火箭、卫星不可缺少的试验设备。

历史的时钟走到了1965年,这在中国航天史上是一个重要的时刻——我国开始了第一代人造卫星的研制工作。

这一年,杨嘉墀46岁。对于一位科学家来说,正是年富力强的年龄。作为主要技术负责人之一,他参加了《关于发展我国人造卫星工作的规划方案》的起草和论证工作,同时作为卫星总体组副组长,参与了我国第一颗人造卫星“东方红1号”总体方案论证,并对姿态控制和姿态测量进行了专题研究。他深厚的理论知识和丰富的实践经验,对我国第一颗人造卫星从技术准备转入工程研制起了重要作用。

为了获取空间大气物理资料,给卫星设计和改进提供准确的科学依据,在国外通常要耗巨资进行大量的高空试验,而20世纪60年代的新中国,国民经济刚刚摆脱“三年困难时期”,哪儿有能力搞过多的探空试验。这就要求试验必须马到成功、一举多得,甚至需要能找到一种可代替高空试验的新方法。

当时,正是“文革”动乱时期,杨嘉墀不仅从领导岗位上“靠边站”,而且这位留过洋的“反动学术权威”不得接触机密资料,不得去西北基地参加探空火箭的发射试验……被剥夺了工作权力的他有多么痛苦!不言而喻。但是,这位忧国忧民的科学家,“位卑未敢忘忧国”,即使自己被下放到北京假肢厂劳动改造,到食堂当“伙夫”之时,依然利用晚上的时间一心钻进卫星控制领域,思考着、探寻着、论证着。

逆境中,他徜徉在自己的科研天地里。皇天不负苦心人,他的研究、探索终于得到了回报,代替高空试验的新方法杨嘉墀找到了。当他把这个全新方案告诉同事们时,大家惊呆了—全世界都采用探空火箭试验方法,而且被千百次证明是唯一可行的途径。眼前这位老头却想否定这种方法,莫非他是气憎了?

杨嘉墀不紧不慢地说:“其实很简单,也很省事,只需在红外地平仪信息处理电路中增加一个自动增益控制线路就行了。”这虽是一个很小的“手术”,经过试验果然很灵,解决了大问题—完全不必为此发射探空火箭了。

由于长期熬夜,杨嘉墀眼里布满了血丝,人显得憔悴而瘦弱,但心里却是暖烘烘的——终于找到了探空试验的新方法,这在国际航天史上还是第一次。

1970年4月24日,我国第一颗人造卫星发射成功,杨嘉墀领导研制的姿态控制系统也圆满地完成了卫星测控。虽然他没有亲临发射现场观看“中国第一星”的发射盛况,但他依然热泪盈眶、感慨万千——这是他亲自参与并长期为之奋斗的目标,是他一生中最珍贵、最难忘的记忆。

中国第一硕返回式卫星按计划回收后,钱学森高兴地握住杨嘉墀的手:“这次试脸成功了,你立了大功。”他领导研制的卫星姿态控制系统,发射十多硕返回式卫星,回收成功率百分之百

1966年初,杨嘉墀开始组织和参与我国第一颗返回式卫星姿态控制系统的研制工作。苏联第一颗人造卫星进入太空后3个月,便在与大气层发生剧烈摩擦中烧毁了。因而,一个更新、更重大的课题展现在我国科学家面前:能否按照人类的意志让卫星安全返回地面——三轴稳定姿态控制系统便是实现这一切的关键。

杨嘉墀和其他科技人员在一起,在“文革”的逆境中默默无闻地工作着。用他们的汗水,填密而富有创造力的思考,在几乎从零起步的基础上,通过数字模拟和物理仿真试验,攻克了卫星控制系统方案设计的一个又一个难关,特别是提出和解决了利用陀螺罗盘防止卫星轨道姿态偏航这一重大技术难题。

在那个年代,虽然政治动乱,但阻挡不了中国航天人前进的步伐和科学家智慧的光芒。在返回式卫星姿态控制系统方案论证和技术设计中,杨嘉墀提出一系列先进可行的设计思想,领导研制的返回式卫星姿态系统及数据分析指标,达到了当时国际先进水平。在参加我国第一颗返回式卫星的总装和测试工作中,他对控制系统提出了许多颇具特色的方案,有些方案是当时国外同类卫星所未采用的。

“好事多磨”。我国第一颗返回式卫星于1975年11月26日在酒泉成功发射后,也曾遇到过意想不到的惊险场面。

卫星运行一段时间后,陕西渭南测控中心收到卫星传回的一组气压过快下降的数据。“不看不知道,一看吓一跳”。这些数据表明:靠喷气产生反作用力所实现的姿态控制返回式卫星,可能会因氮气耗尽而提前返回。卫星告急的“红灯”,十万火急地催促着时任国防科委副主任的钱学森,急急忙忙从发射场赶到渭南测控中心。

钱学森立即召集杨嘉墀等科学家,围在一张木桌前商讨对策。会场气氛沉闷,与会者个个眉头紧锁。

“现在首先要搞清楚,按这样的下降速度,能否保证卫星返回时所必需的气压?”钱学森一针见血地指出了问题的要害。

专家们也先后发了言,都认为根据计算结果,卫星在太空运行3天的希望几乎等于零。有人提议,与其等气压降到安全线以下、出现意外,不如让卫星提前返回地面。但是如果卫星仅运行一天就返回,那么落点将会在我国人口密集的中原地区,而且事先毫无准备,势必带来严重损失。这是大家都不愿意看到的,沉重的心情压得与会者喘不过气来。

问题严重,如何是好?这时,钱学森把目光转向一直低头用铅笔在纸上计算着的杨嘉墀,点名要听听他的意见。

杨嘉墀放下手中的笔,慢条斯理地分析说:“各位的意见不能说没有道理,但从我的计算判断,出现这一现象是因为地面温度高,空间温度低,卫星入轨后,因冷热悬殊,气压下降的速度就会加快,但运行一段时间后,就会稳定下来。坚持3天问题不大,我的意见按计划进行。”

一向按科学规律办事的钱学森,果断地采纳了杨嘉墀的意见,迅速做出决策:报告中央,卫星按原计划返回。

决策做出以后,杨嘉墀还是放心不下,这毕竟是他一个人提出的呀!他深知航天技术的风险是巨大的,即使一个小的纰漏也会导致难以挽回的损失。事关重大,于是他借着冬夜泛着寒气的月光,爬上了400米高的山顶,观测卫星的运行情况。

后来,他回忆说:“在高度紧张的状态下,并不觉得困和冷,我一直守到天亮,得知卫星上气压完全稳定后,才从山上下来。”

事情的发展完全证实了杨嘉墀判断的正确性。

三天三夜过去了,1975年11月29日中午12时20分,最紧张也是最激动人心的时刻来了——中国第一颗返回式卫星环绕地球运行47圈后,在预定地区安稳着陆。

指挥卫星发射的钱学森非常激动,他握住杨嘉墀的手说:“这次试验成功,你立了大功。”又感慨地说:“美国试验返回式卫星的初期,经过多次挫折,直到第13次才顺利回收,而我们一次就成功了。”

叶剑英元帅看了卫星回收照片后赞扬说:“首次回收卫星,能落在中国大地上,就是胜利!”的确,我国第一次回收卫星能达到这种水平,是一个奇迹。

中国成为继美、苏之后,世界上第三个掌握卫星回收技术的国家。这是我国航天事业发展的一个重要里程碑,它的辉煌将永载史册。

让杨嘉墀和中国航天人更为欣慰的是,自从1975年以来发射的十多颗返回式卫星,卫星姿态控制系统性能良好,不仅满足了卫星运行和返回的需要,而且从未发生过技术问题,回收成功率百分之百,成为世界航天史上的科技之最。

1985年,返回式卫星和“东方红1号”卫星的研制与发射成功,获国家科技进步特等奖。

国际自动控制联合会第八届空间控制研讨会,于1979年在英国召开。杨嘉墀应邀宣读题为《中国近地轨道三轴稳定姿态控制系统》的论文。他的特邀报告,受到世界一流自动控制技术权威和著名专家的热烈欢迎。美、苏两国卫星控制专家对中国的控制方案表示赞赏。

之后,杨嘉墀当选为国际宇航联合会执行局副主席,国际自动控制联合会空间控制专业委员会副主席,以及国际宇航科学院院士。

担任我国“实践”系列卫星总设计师,贡献颇多。特别是和其他三位院士共同建议国家出台“863计划”,催发了中国高技术发展的飞跃,功大者莫过于“四老”

改革开放以后,科学的春天来到了。中国航天事业跃马扬鞭,展现出新的风姿,杨嘉墀被任命为中国空间技术研究院副院长、七机部总工程师,还被任命为“实践”系列卫星总设计师。他也迎来了“长风破浪会有时,直挂云帆济沧海”的人生黄金时光。

1981年9月20日,我国用一枚火箭同时成功发射了“实践2号”、“实践2甲”、“实践2乙”三颗卫星,通称一箭三星。这是中国第一次试验一箭多星技术,并一举获得成功。

实践号2”系列卫星的发射,在空间物理探测和卫星新技术方面都取得了一系列成果,为应用卫星发展提供了设计依据,许多新技术至今仍在卫星上使用。

实践2号”科学试验卫星总设计师杨嘉墀,参加了一箭三星的研制和飞行试验全过程,在大量的故障分析中解决了许多关键技术问题。

1983年6月,航天部任命杨嘉墀为“实践3号”卫星总设计师。他主持了该卫星方案的可行性评审会,从航天系统工程、技术经济等方面进行了审查,肯定了研制该卫星的必要性和可行性,明确了初步设计要求,协调了工作计划,同时又狠抓了遥感与数据传输系统的技术攻关、姿态控制元部件的研制。“实践3号”的研制为资源卫星、传输型卫星的发展铺平了道路。

杨嘉墀把自己的眼光放得很远,从战略全局上考虑空间技术的发展。特别是1983年他由空间技术研究院副院长的职位转任科学技术委员会副主任后,把精力集中到分析和思考长远目标。他查阅并收集了大量资料,,完成了《我国应用卫星成就与数量分析》论文,论证了我国空间技术发展的前景。该论文对“七五”期间各种型号卫星所能获得的效益进行了估算,结论是:5年里,我国发射卫星8颗,投资6亿元,而获得的直接经济效益为42亿元。

尤为难能可贵的是,作为科学家来说,他总是处于思考状态。思考的问题不仅仅局限于自己负责的卫星项目,而是国家科学技术的进步,国家发展的大事。众所周知,一个科学家的“战略思考”能力,,很多时候比他的技术背景更为重要,因为他的战略眼光可以带动整个国家的科技进步,他的科学思维也必将在政府决策中起到越来越重要的作用。

改革开放以来,杨嘉墀多次到美国、英国、瑞典、瑞士、奥地利等国家访问和参加国际会议,便于他接近世界、了解世界,站在世界科技前沿思考中国的发展。20世纪50年代,他看到日本二战后的快速发展,不由地发出惊叹:“我们再不奋起直追,恐怕就永无翻身之日了。”到了80年代初,美国提出“星球大战”计划,随后欧洲共同体提出“尤里卡计划”和日本也出台了“十年振兴大纲”等国防科技发展战略。美、欧、日发达国家都在发展高科技,以便占据世界的制高点,在下个世纪称霸天下。面对这样的形势和挑战,中国应该怎么办?这样的历史紧迫感,时刻涌动在这位年近七旬的老人心头。

1986年一个春风荡漾的傍晚,散步中的杨嘉挥也在念念不忘思考这些问题。情之所至,他走到了住在附近的王大衍、陈芳允那里,谈出了他的忧虑和看法。此时,王大衍、王淦昌、陈芳允几位科学家也想到了这个问题,真是“英雄所见略同”。于是,由王大衍执笔,其他三人签名的《关于跟踪世界战略性高技术发展》的建议被转呈到了邓小平手里。两天后,中国改革开放和现代化建设的总设计师邓小平即在报告上批示:“此事宜速作决断,不可推延。”由此,一项对中国高科技发展具有深远影响的战略计划“863计划”,在中华大地生根、发芽、开花、结果。

这一计划的提出,充分展露出杨嘉爆等几位科学家在科学技术研究领域的雄才大略,可以说功盖天下。大型画报《中华英才》以《“科技四老”与“863计划”》为题做了一个很中肯很鲜明的评论—作为个人,除了政治领袖,真正能影响历史进程的并不多,但当今中国的4位老科学家王大衍、王淦昌、杨嘉墀和陈芳允,却催生了我国的一个战略性发展计划,引发了我国一次历史性的科技大会战。

一生经历无数坎坷磨难,他始终坚守中国知识分子“位卑未敢忘优国”的传统,直到86岁高龄生命之火即将煌灭的前夜,还念念不忘为国家的发展进言献策

1919年9月9日,杨嘉墀出生于江苏省吴江县震泽镇。吴江是鱼米丝绸之乡,也是英彦俊才之地。

杨嘉墀出身于一个丝业世家。杨家祖籍原本河南,是无情的黄河水泛滥后将他们逼到江苏最南端紧傍太湖的小镇震泽。几度春秋,几经变迁,他家竟成了震泽的大户。嘉屏,是祖父给起的名字——嘉者,善与美也;墀者,台阶也。祖父为什么要给他起这么个名字?就是期望他能一步一个台阶地成为有用之才,更希望他能成为国家繁荣昌盛的一个石阶,为中国民族工业的发展建功立业。

江南的山水孕育了小嘉墀的灵气。他从丝业小学开始,一步步走上了求学之路:小小的震泽盛不下他的时候,乌篷船把他载到了大上海;上海交通大学也太小了,满足不了他对知识的渴求,于是他又远渡重洋来到美国哈佛大学;哈佛大学也还是太小了,不可捉摸的命运之手,接着又把他推上了驶往宇宙空间的航船。他一次次的离开,都是为了更好地起飞。

对于杨嘉墀80多年的人生历程,有人做过这样鲜明的简单勾画——他的命运随着民族、国家的历史动荡而飘摇沉浮:日寇入侵,他在炮声隆隆中进入上海交大,日本飞机的一枚枚重磅炸弹,使上海繁华的街市变成废墟,在血与火的炼狱面前,青年杨嘉墀明白了:落后就要挨打。颠沛流离逃到大西南,有家而不能归,只能思乡心切。抗美援朝,他返国受阻,有国而不能回,只能隔洋兴叹。“文革”爆发,他“靠边”“挨批”,备受委屈和苦痛,有大才而无以施展。可以说,近代中国所经历的大动荡,几乎无一遗漏地全让杨嘉爆赶上了。然而,就是在那有限的宁静里,他把握住了每一个机会,建树了无愧于江东父老的业绩。

无论在什么样的情况下,他永远改变不了自己青年时代立下的誓言——中国一定要造出自己的火车、自己的飞机、自己的军舰,要用先进的工业来改变中国人被外国人瞧不起,国土被外国人占领的状况;改变不了热爱祖国的拳拳之心——面对美国的高薪挽留,在夫人徐斐的支持下,他义无反顾地变卖了家中的一切,几乎全部用来购买国外最先进的仪器(示波器、振荡器、真空管等),1956年8月,他和家人终于踏上了祖国的土地;改变不了对工作的热爱,即使到了80岁高龄,只要到了办公室,埋头书案,一干就是几个小时。

2005年,事隔“863倡议”19年,杨嘉墀86岁高龄时,又带头并和5位院士一起向国务院提出了关于促进“北斗”导航系统应用的建议,受到有关方面高度重视。

这是杨嘉墀在失去知觉之前提出的最后一个建议。也许,在失去知觉的一刹那,他没有遗憾了,因为最重大的事情,,他都已经办妥了。

杨嘉墀的夫人徐斐说:“他是三句话合一句说的人。”杨嘉墀自己也说:“我赞成少说多做。”所以,他的话不说则已,说出便是深思熟虑,语惊四座。他的性格也决定了他的工作作风:不办不说,说了即办。

杨嘉墀有四爱:一爱先进的仪器,二爱坐班车,三爱沉默寡言,四爱晚饭后散步。他所有的爱,汇成一句话:“我最高兴的事,莫过于看到中国的卫星被送上太空遨游。

来源:《航空知识》2007年12期    李福林;陈永楷

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