蘭寧遠

跨越式創(chuàng)新的藍圖

1992年年末，中華民族的飛天夢想化作國家的發(fā)展戰(zhàn)略，載人航天工程在全國各有關單位中悄無聲息地開始了實實在在的行動。

工程啟動之初，首先要完成的是工程系統(tǒng)建設。按照《工程總設計師工作條例》的規(guī)定，工程總設計師的首要任務就是提出工程總體技術方案，確定各系統(tǒng)的設計任務書和主要技術指標，審定各系統(tǒng)的技術方案。研制載人飛船和運載火箭，建設先進的載人航天發(fā)射場和測控通信、回收等基礎設施系統(tǒng)和發(fā)展空間科學與應用技術的空間應用系統(tǒng)。這些遠比人造衛(wèi)星難得多，也復雜得多，而且，國外對中國實行嚴格的技術封鎖，一切都無從借鑒。面臨如此巨大的挑戰(zhàn)，王永志認識到，必須堅持高起點、高效益，通過技術創(chuàng)新，實現(xiàn)跨越式發(fā)展；必須調動各方面的積極性，發(fā)揮全體航天人的集體智慧，齊心協(xié)力，集智攻關。

載人航天工程立項時由工程總體和七大系統(tǒng)組成，分別是：航天員系統(tǒng)、空間應用系統(tǒng)、載人飛船系統(tǒng)、運載火箭系統(tǒng)、酒泉發(fā)射場系統(tǒng)、測控通信系統(tǒng)和著陸場系統(tǒng)，這七大系統(tǒng)相互關聯(lián)，成為整體。

航天員系統(tǒng)負責航天員的選拔訓練和醫(yī)學監(jiān)督與醫(yī)學保障任務；空間應用系統(tǒng)負責研制安裝在飛船上的各項空間科學與技術實驗裝置，以具備空間科學技術實驗的能力；載人飛船系統(tǒng)負責安全運送航天員進入太空并返回地面，提供航天員在太空的生活和工作條件；運載火箭系統(tǒng)負責將飛船安全可靠地送入預定軌道；發(fā)射場系統(tǒng)負責載人航天發(fā)射場的設計、建設以及火箭和飛船測試發(fā)射的任務；測控通信系統(tǒng)負責載人飛船進入太空后與地面的聯(lián)系，傳輸各種任務指令，觀測飛船的運行狀況；著陸場系統(tǒng)負責飛船完成任務后返回地面時執(zhí)行搜尋和救援任務。七大系統(tǒng)之下，還有幾十個分系統(tǒng)和上百個子系統(tǒng)，涉及航空、航天、電子、機械、化工、生物等眾多領域。全國有110多個科研院所直接承擔了核心研制建設任務，而各系統(tǒng)、分系統(tǒng)、子系統(tǒng)的協(xié)作或配套單位則難以計數(shù)。

王永志想起了幾十年前，錢學森剛回國不久時曾經(jīng)說過的一句話：“航天是個系統(tǒng)工程，不能靠我一個人，要靠一大堆人。”在錢學森的主導下，中國航天事業(yè)從起步的第一天起就以系統(tǒng)論為指導，經(jīng)過50年的不斷實踐與改進，形成了一種廣泛運用系統(tǒng)工程、并行工程和矩陣式管理的成熟機制。想到這里，王永志意識到，要保證這樣一個前所未有的龐大工程自如運轉，也必須從宏觀層面上體現(xiàn)組織管理能力，從技術層面和工程角度，也要靠系統(tǒng)論來進行規(guī)劃，從而建立一種跨部門、跨行業(yè)的組織管理體系。

由于七大系統(tǒng)隸屬不同的行政部門，按照隸屬關系將各系統(tǒng)歸口于三個部門管理。其中，載人飛船和運載火箭系統(tǒng)歸航空航天工業(yè)部管理（1993年航空航天工業(yè)部撤銷后，改由新組建的中國航天工業(yè)總公司管理）；空間應用系統(tǒng)歸中國科學院管理；其他的4個系統(tǒng)由當時的國防科工委管理（1998年國防科工委撤編后，改由解放軍總裝備部管理）。

參照工程總體的組成方式，各系統(tǒng)也分別建立了由總指揮、總設計師組成的行政、技術兩條指揮線和總指揮、總設計師聯(lián)席會議的制度。總指揮是進度、經(jīng)費的總負責人，負責協(xié)調各方資源保障項目的進行，由具有資源調動能力和指揮能力的領導同志擔任；總設計師是技術方面的組織指揮者和總負責人，由技術專家擔任。這樣一來，行政和技術兩條線就自上而下縱向貫通于工程總體、七大系統(tǒng)及其分系統(tǒng)、子系統(tǒng)；加上各地載人航天辦公室的橫向管理，共同編織成矩陣式的龐大網(wǎng)絡，所有參與單位和人員都納入網(wǎng)絡當中，原有的行政隸屬關系與專業(yè)劃分不再成為束縛。

對王永志來說，雖然身為總設計師，但很多科學和工程領域也是第一次涉足。他對工程總體室的專家們強調說：“搞工程總體，就得全面考慮問題，要抓綱。必須要有超前的眼光，準確地把握好‘龍頭。如果‘龍頭稍有偏差，后面就會被甩出很遠。技術上的無誤和嚴格的管理結合是工程成功的關鍵，而嚴密組織和嚴格管理是技術質量的保障?！睘榱巳媪私夂桶盐崭飨到y(tǒng)的研制情況，他除了自己熟悉的火箭方面的內(nèi)容外，還閱讀了大量其他領域的書籍，僅搜集整理的資料就多達幾百萬字。

工程研制的第一道程序是方案設計，也稱為模樣研制。王永志把這個階段的任務簡單地概括為：攻關鍵、定方案、抓短線、建立協(xié)作配套網(wǎng)、創(chuàng)建研制條件。這是工程研制中最基礎、最具根本性的階段，完成的好與壞，直接關系著整個工程的指標甚至決定著工程的命運。為此，工程“兩總”決定先用3個月的時間，對可行性論證期間各系統(tǒng)提出的方案進行復議確認。之所以有這個安排，是因為在可行性論證時，航天員系統(tǒng)提出的應先安排動物搭載試驗的建議，還沒有達成共識；發(fā)射場系統(tǒng)上報的“三垂”方案，在報告中還是“暫定”；著陸場系統(tǒng)提出的將河南黃泛區(qū)作為主著陸場的方案，還沒有來得及實地勘察；飛船系統(tǒng)的軌道設計尚未完成……

眼看著工程研制即將啟動，對這些懸而未決的問題，身為總設計師的王永志必須做出明確的回答。

由于航天員的參與，保障航天員的生命安全就成了載人航天飛行的首要任務。在正式載人之前，要經(jīng)過大量的地面試驗和無人飛行試驗來考核飛船的安全性和可靠性。蘇聯(lián)和美國在首次載人飛行前，分別進行了7次和8次無人飛行試驗，而且都進行了動物搭載試驗。我們怎么辦？

在航天員系統(tǒng)的復議會上，航天員系統(tǒng)的總指揮魏金河和總設計師楊天德認為先送大動物上天試驗比較保險，他們的理由是，“按照國外的經(jīng)驗，只有動物試驗成功后，才能證明可以載人飛行”。

王永志認真地聽著，然后問道：“要是上動物，用什么動物好？”

這位專家回答：“我們準備用獼猴，云南的獼猴最聰明、好訓練。而且猴子的代謝能力低，消耗氧氣慢，在相同的時間里，氧氣消耗量只有人的六分之一，六只猴子的氧消耗量才相當于一個人?！?/p>

“從購買獼猴到訓練成功，你們估計要多少天，花多少錢？”王永志進一步問道。

“先成立一個動物研究實驗室，再買猴子開展訓練，估計要一年時間，需要3000萬元左右?！?/p>

聽到這里，王永志接過話說道：“訓練猴子要有專人飼養(yǎng)，光建一個動物研究實驗室就要花幾千萬，飛船里還要搞一套猴子的生命保障系統(tǒng)，經(jīng)費和代價暫且不說，最主要的問題是能否達到目的。猴子安全回來了，不見得人就一定行；相反，猴子不行，未必人不行。飛船是按上3個人來設計的，可3個人的代謝量需要18只猴子來模擬。18只猴子上了天，還不得‘大鬧天宮呀！”

王永志的話惹得大家哈哈大笑，他自己也不禁笑了起來，“我再給大家講件有意思的事情吧。國外進行一次飛行試驗時，安排一只黑猩猩上了天，由于受到驚嚇，它在幾天的飛行中不吃不喝，很快就餓廋了，從束縛帶里溜了出來，在飛船里上躥下跳，讓地面人員虛驚一場。”講完這個故事，王永志接著說：“還有一個問題，我們不得不考慮。猴子上天以后，如果出現(xiàn)了意外，我們能分得清是飛船環(huán)境滿足不了猴子的生存要求，還是猴子本身的問題嗎？”說到這兒，王永志收起了笑容，站起身來說：“跟在別人后面把所有的程序都走一遍，那樣我們就永遠落在后面。只有把實事求是、循序漸進和相互促進、迎頭趕上統(tǒng)一起來，才能趕上人家。人類能不能上天，國外的實踐早已證明過了。世界上有幾百位航天員都上過天，在天上停留的時間也有好幾百天了，返回后照樣可以生兒育女。這就說明，人類能夠適應飛船升空和返回段的過載，也能適應在軌運行的失重狀態(tài)。那我們還有必要從猴子再開始試驗嗎？上動物能起到的作用無非是兩個，一是測定耐受失重、超重的能力；二是依靠動物不斷消耗氧氣、排出二氧化碳，來考核飛船自動補充氧氣和消除二氧化碳的能力。而根據(jù)當今的科技水平，要實現(xiàn)這個目的，不用非上動物，只要做一個模擬人體代謝的裝置就足夠了。這樣，不僅可以節(jié)省經(jīng)費，更重要的是節(jié)省時間。我的意見是，大動物試驗就不做了?！?/p>

這時，又有人問王永志，美蘇兩國的飛船都是先做動物試驗，你怎么一下子就要把人弄上去？王永志回答說：“我們的辦法更科學，不會有風險。如果不創(chuàng)造性地前進，40年的差距，什么時候才能趕上！”

聽了王永志的這番分析，大家都表示贊同。魏金河和楊天德也表示同意。這次會議最終形成了不做動物試驗，利用擬人代謝裝置跨越動物搭乘試驗階段的一致意見。

會后，中國科學院大連化學物理研究所承擔了研制擬人代謝裝置的任務。這套裝置利用物理和化學原理，可以模擬3個人的代謝規(guī)律，不斷地消耗氧氣并釋放出二氧化碳，可以在軌全面考核飛船的環(huán)境控制能力。裝置完成生產(chǎn)后，僅耗費了600萬元人民幣。

1994年10月28日，在北京北郊西北旺一個叫“唐家?guī)X”的地方，一座現(xiàn)代化的航天城開始奠基。負責航天城總體建設工作的是國防科工委副主任、載人航天工程的副總指揮沈榮駿。

沈榮駿是一位航天系統(tǒng)工程戰(zhàn)略科學家和航天工程管理與測控技術專家，也是中國工程院院士。他1958年畢業(yè)于解放軍測繪學院，是我國航天測控網(wǎng)建設的主要奠基人之一。1985年后，沈榮駿直接組織指揮了50多次火箭、衛(wèi)星的發(fā)射任務，靠著獨特的膽識和魅力成為中國航天走向國際市場的主要開創(chuàng)者之一。

中央關于批準載人航天工程上馬的方案中明確，在北京集中建設一座航天城，規(guī)劃三個中心。其中，國防科工委負責建設航天員訓練中心和航天指揮控制中心；航空航天工業(yè)部負責建設飛船總裝測試中心。

載人航天工程副總指揮、航空航天工業(yè)部副部長劉紀原帶領有關人員在北京機場路沿線選了300畝地，當?shù)亻_價每畝45萬元，在當時看來還算是便宜的。但沈榮駿一聽，連連擺手，“第一，布局不合理。空間技術研究院在中關村，飛船測試中心跑到幾十公里之外干啥？第二，45萬元一畝太貴了。我們哪有這么多錢呀？還是到北邊去找吧”。劉紀原聽了面露難色，“可北邊搞不到這么多地啊”。

沈榮駿笑了笑，胸有成竹地說：“你就放心吧，我弄完了給你分地就是了。”

其實，這三個中心怎么建設，沈榮駿心里早就規(guī)劃好了。沈榮駿在去俄羅斯考察時，發(fā)現(xiàn)俄羅斯的航天指揮中心、飛船研制中心和總裝測試中心各是各的地方，而且相隔很遠，遇到問題協(xié)調起來非常困難。那時，他就想，我們的航天城一定要把這三個中心建在一起。為此，沈榮駿擬定了航天城選址的三條原則：一、不準移民，他深知在北京移民工作的難度之大；二、整體規(guī)劃，要把三個中心按照一個整體來統(tǒng)一設計；三、方便生活，為將來到這里工作的人們盡量提供便利。依據(jù)這個總體指導思想，沈榮駿驅車來到北郊的唐家?guī)X實地察看，當時的唐家?guī)X還是一片塵土飛揚的荒郊野嶺，四周荒無人煙，基本可以滿足沈榮駿的這三條原則，他認為在這里建三個中心最為合適。

地址選好以后，沈榮駿親自來到北京市政府，找到北京市分管城市建設工作的副市長張百發(fā)。張百發(fā)副市長聽后當即表示全力支持，同意征地3000畝，并預留了1400畝，以備后期建設使用。

航天城的建設與一般的土木工程不同，規(guī)模之大、要求之高、項目之多、時間之緊、協(xié)調之難，都是史無前例的，如果不能趕在飛船研制完成前竣工，后續(xù)的大型試驗就無法進行，不僅飛船系統(tǒng)的研制計劃會被打亂，“爭八保九”的目標也將付之東流。在沈榮駿的努力下，北京市委、市政府再次給予了大力支持，決定特事特辦，在建設的程序上，可以邊報批、邊規(guī)劃、邊建設，這項“三邊”政策為航天城的建設贏得了大量寶貴的時間。

1994年10月28日，沈榮駿以排山倒海的氣勢，指揮千軍萬馬浩浩蕩蕩地開進了唐家?guī)X，喊出了“誓死拿下航天城，給黨中央交一份滿意的答卷”的口號，空間技術研制試驗中心、航天員培訓中心、指揮控制中心等多家航天機構同時破土動工。曾為載人發(fā)射場奠基鏟下第一鍬土的中央軍委副主席劉華清上將又親臨唐家?guī)X，親手為未來的北京航天城剪彩奠基。

1998年5月，在距離我國第一艘飛船發(fā)射只剩下1年5個月時，北京航天指揮控制中心大樓和航天員科研訓練中心的部分場所已經(jīng)竣工，各種設備陸續(xù)到位，近千臺（套）計算機、顯示器，僅用4個月的時間全部集成、安裝和測試完畢。

載人航天器的精確返回控制技術，是載人航天飛行安全成功的核心技術之一，也曾是制約我國航天測控技術發(fā)展的關鍵技術。在沒有任何經(jīng)驗借鑒的情況下，經(jīng)過上千次的試驗，中心的科技人員在返回式衛(wèi)星的基礎上，獨創(chuàng)了返回控制參數(shù)計算與返回落點預報方法，開發(fā)了飛船返回的核心控制軟件，在目標落點等計算結果的精度、準確性和可靠性上，超過了任務總體技術的要求，填補了國內(nèi)空白。

后來，經(jīng)過了多次載人航天飛行任務和其他航天飛行控制任務的實踐，北京航天指揮控制中心逐步掌握了最先進的虛擬現(xiàn)實、數(shù)字建模技術，使飛行控制操作做到了實時逼真。中心指控大廳下面，是由多臺高性能計算機組成的交換式高速數(shù)據(jù)處理網(wǎng)絡環(huán)境；指控大廳里，是由140余臺顯示工作站和高分辨率顯示大屏幕組成的帶有三維動畫特點的監(jiān)視顯示系統(tǒng)，具備透明控制能力、可視化測控與指揮能力、高精度實時定軌能力、多類型數(shù)據(jù)融合處理能力、自動化飛行控制能力。

與指揮控制中心大樓同時竣工的，還有由航空航天工業(yè)部負責建設的空間技術研制試驗中心。這個總建筑面積75879平方米的試驗中心，分為研制試驗區(qū)、科研管理區(qū)和生活區(qū)，實現(xiàn)了大型航天器總裝、測試、試驗一體化以及垂直裝配、垂直測試、垂直轉運的工藝要求，為載人飛船的研制提供了一流的服務。

從此，一座現(xiàn)代化的北京航天城宣告竣工，其宏偉壯觀的程度可以和歐洲的航天試驗中心相媲美。后來，前來參觀的俄羅斯航天專家看后對沈榮駿說：“你們規(guī)劃的這個布局比美國好，比俄羅斯也好。”

夢想，從飛天故鄉(xiāng)起航

由于載人航天器的特殊性，發(fā)射場的選址要根據(jù)發(fā)射試驗技術的特點以及安全性和可靠性的條件來確定，有著十分復雜的綜合性要求。首先，發(fā)射場既應當靠近工業(yè)區(qū)、有方便的交通條件；又應遠離人口稠密的地區(qū)，盡量縮小發(fā)射失敗造成的地面損失；其次，應選擇在雷雨少、濕度小、風速低、溫差變化不大的地方，有豐富的水源，處于赤道的低緯度地區(qū)；再有，還應具備地質堅實、地勢平坦開闊的特點，有良好的布局和發(fā)射條件。

20世紀90年代，內(nèi)蒙古巴丹吉林沙漠。千百年來，出使西域的駝鈴、征戰(zhàn)匈奴的戰(zhàn)鼓，都未曾改變它亙古不變的沉寂。而今，這里卻孕育著一聲撼天震地的驚雷。

1992年8月10日，中國的第13顆返回式衛(wèi)星發(fā)射成功后，中共中央總書記、國家主席江澤民的雙腳踏進了這片大漠深處的酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心。

酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心位于內(nèi)蒙古自治區(qū)阿拉善盟的額濟納旗境內(nèi)，地理位置在北緯41°、東經(jīng)100°，是當年由聶榮臻元帥親自挑選，中國建設最早、規(guī)模最大的航天發(fā)射場。1958年，面對帝國主義的經(jīng)濟封鎖和核訛詐，從抗美援朝戰(zhàn)場上歸國的10萬建設大軍悄然進入這一地區(qū)后，他們放飛銀星、揮舞長劍，在筑夢太空的天路上，鑄起了一座座豐碑。我國第一枚導彈在這里發(fā)射，第一顆衛(wèi)星在這里上天，第一枚洲際運載火箭從這里飛向太平洋……20世紀90年代到來的時候，酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心已積累了豐富的實踐經(jīng)驗和雄厚的技術基礎，擁有完善的測量、控制、通信、氣象、計量、鐵路運輸、發(fā)供電設施設備，可完成多種軌道衛(wèi)星的測試發(fā)射任務，具有良好的載人航天發(fā)射試驗基礎。

汽車行駛在巴丹吉林沙漠深處，從鼎新機場前往發(fā)射中心途中，江澤民問前來迎接的中心領導李鳳洲：“你對未來發(fā)射宇宙飛船有什么看法？”李鳳洲回答說：“要樹立航天大國形象，保持航天大國地位，保持航天工業(yè)發(fā)展后勁，就應該啟動飛船工程，這樣才能凝聚航天人才，帶動科技工業(yè)的發(fā)展?！苯瓭擅衤犃?，滿意地點了點頭。

抵達發(fā)射中心的時候，戈壁灘上大雨傾盆而至，但江澤民仍冒雨登上高高的發(fā)射架平臺，眺望著雨中的大漠，胸中似乎有了一張早已繪就的宏偉藍圖：用不了多久，中國的載人航天工程就將從這里啟航。

這次視察，戈壁灘艱苦的生活工作環(huán)境和極不便利的交通條件給江澤民留下了深刻的印象?；氐奖本┖?，他在一次中央政治局常委會上深有感觸地說：茫茫戈壁，很多人都不愿去。但航天事業(yè)要發(fā)展，就必須有人在那里工作，這就需要我們培養(yǎng)人，培養(yǎng)立志獻身航天事業(yè)的人。江澤民特意指示中國聯(lián)合航空公司，每周為發(fā)射中心加開一趟航班，解決中心與北京往返的困難。

關于發(fā)射場的選址問題，在最初的論證過程中，專家們曾提出兩個方案，一個是將酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心作為載人航天發(fā)射場，另一個是選擇西昌衛(wèi)星發(fā)射中心作為載人航天發(fā)射場。工程立項后，經(jīng)過了一年多的地理考察，專家們認為西昌衛(wèi)星發(fā)射中心附近地形起伏較大，氣候條件也比較差，不利于發(fā)射階段的逃逸救生。而當他們來到戈壁沙漠，對發(fā)射區(qū)、落區(qū)、應急救生區(qū)都做了詳盡考察后，一致認為，酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心處于戈壁平原地帶，人煙稀少，地勢平坦，視野開闊，發(fā)射前后航天員應急救生條件較好，有利于發(fā)射場各項設施的建設。而且這里氣象條件優(yōu)越，對跟蹤測量的限制小，年可發(fā)射時間長達300多天，沒有集中的天氣因素影響，比較適合于將來空間交會對接、空間應急發(fā)射窗口的選擇。還有一點，酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心距離城市遠，環(huán)境艱苦，利于保密，符合中央要求的“只干不說”的原則。相比之下，酒泉發(fā)射中心的優(yōu)勢不言而喻。

發(fā)射場系統(tǒng)不但是整個工程的基礎，而且還是面向世界的一個窗口。雖然當時的酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心已建有大型、中小型以及氣象和探空火箭的發(fā)射場，可以發(fā)射較大傾角的中低軌道衛(wèi)星，但根據(jù)工程的要求，原有的發(fā)射場不能滿足今后的發(fā)射任務，需要新建一座發(fā)射場專門用于載人航天的發(fā)射。

1992年1月13日，國防科工委黨委擴大會議的最后一天，國防科工委主任丁衡高傳達了中央專委第五次會議的精神，并部署載人航天工程的論證工作。丁衡高要求酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心立即組織發(fā)射場方案論證，并在最短時間內(nèi)拿出論證報告。酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心主任李元正代表中心正式領受了載人航天發(fā)射場系統(tǒng)的建設任務。1月29日，中心成立了以李元正為組長的方案論證小組，進行發(fā)射場方案論證和定點勘查。

李元正的思路很明確，新建的載人航天發(fā)射場應當采用世界上最先進的技術體制和技術方案，保證發(fā)射的安全可靠，成為中國航天事業(yè)的一個新的標志。他對發(fā)射場系統(tǒng)的總設計師徐克俊說：“我們一定要爭取主動，拿出一個具有世界先進水平的發(fā)射場方案。”

接過任務后，有兩個重大的方案需要徐克俊來明確。一是火箭和衛(wèi)星的上架模式，二是發(fā)射場的選址定點。

酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心過去采用的都是水平上架模式，就是火箭和衛(wèi)星在技術區(qū)進行水平狀態(tài)下的測試后，分段轉運到發(fā)射區(qū)，經(jīng)垂直吊裝對接并進行測試后加注發(fā)射的模式。

徐克俊是個敢作敢為、勇于創(chuàng)新的專家，他只用了一個晚上的時間，就歸納出了世界上工藝流程最先進的發(fā)射場的技術資料。參照了美國“阿波羅登月”發(fā)射場的建設經(jīng)驗后，徐克俊建議新建的發(fā)射場改用“垂直上架”的模式，即運載火箭和飛船運抵發(fā)射場后，在垂直廠房中進行垂直組裝、垂直測試，再垂直整體轉運到發(fā)射陣地，經(jīng)過簡單的遠距離測試后，就可以加注發(fā)射。這就是當時具有國際先進水平的“三垂一遠”發(fā)射模式。

徐克俊的想法最早源自美國NASA出版的一本書《阿波羅登月全過程》。那是1980年11月，七機部副部長張廉斧赴美考察肯尼迪航天中心時，中心負責人送給他的?！鞍⒉_”飛船采用的就是“垂直上架”的模式。1992年1月29日，成立論證小組時，專家們忽然想起了這本書，立刻找來一邊翻譯，一邊論證。

當時俄羅斯用的是“水平整體模式”，即在水平狀態(tài)下進行總裝、測試，然后水平整體起豎。但俄羅斯火箭控制系統(tǒng)慣性導航器件用的是捷聯(lián)慣組，而中國的是慣性平臺裝置，兩者有很大的不同。慣性平臺必須保證不能傾倒。如果采用水平轉運，需要把慣性平臺單獨卸下來轉運，到發(fā)射區(qū)再組裝、測試，給火箭帶來許多技術和測試上的不便。日本采用的是火箭垂直準備，衛(wèi)星單獨轉運，到發(fā)射區(qū)再進行組裝。法國圭亞那發(fā)射場與日本模式差不多，也是火箭垂直準備，衛(wèi)星單獨轉運。

經(jīng)過論證比較，專家們發(fā)現(xiàn)，最先進的就是美國肯尼迪航天中心，飛船和火箭全部是采用垂直模式準備，技術區(qū)準備好之后，飛船和火箭組合體垂直整體轉運到發(fā)射區(qū)，實施發(fā)射。美國還有一個“固定模式”，建了一個很復雜的活動勤務塔，火箭一進場就開始起豎，固定在發(fā)射架上。等測試完后，直接加注發(fā)射，不存在轉運和重復測試的問題。但這種方法有兩點不足，一是火箭飛船占用發(fā)射平臺時間太長，發(fā)射頻率不高。再一個是安全性差，一旦火箭在發(fā)射臺爆炸，損失將非常慘重，整個發(fā)射場地面設備全部被毀，很難恢復。此方案在美國發(fā)射場也使用不多，后來基本廢棄。

李元正和徐克俊覺得，最好的參考對象就是美國肯尼迪航天中心的模式，我們應該采用這種世界上最先進的“垂直上架”模式，于是，他們在論證報告中大膽提出了“組裝、測試、轉運一體的垂直上架”模式。

2月12日，中心論證小組到北京后，和工程設計單位共同商討，正式提出“垂直上架”和遠距離測試發(fā)射的設想。沒想到，在向專家組匯報時，有些專家一時不能適應，評審組對這一方案拒不簽字。

有專家說，“垂直上架”是一個全新的概念，技術進步跨度很大，難度很大，如果把握不好，將直接影響到研制工作的進行，進而影響整個工程的實施。而且，當時國家經(jīng)濟實力還沒有今天這么雄厚。肯尼迪航天中心搞垂直模式，僅一個轉運車就耗資兩億多美元，相當于16億元人民幣，比整個發(fā)射場的投資預算還要多。所以，他們認為還應當使用水平分段的方法，因為這種方法是從以前的衛(wèi)星發(fā)射沿襲過來的，造價低，技術上相對成熟。

載人航天工程不同于其他工程，如果要搞“三垂模式”，研制各方都得同意，尤其是專家組，必須全數(shù)通過才行。丁衡高卻對這一模式很支持，明確指示要搞就搞最先進的。他一方面找元老級專家座談，找專家組成員討論，研究實施“垂直上架”的可行性和必要性；另一方面要求發(fā)射場論證組，針對最難的技術問題，多研究、多試驗，想辦法把經(jīng)費降下來。

按照丁衡高的指示，論證組圍繞最難的幾大技術問題，動了很多腦筋，終于把設計難度和設計經(jīng)費全都降了下來，整個發(fā)射場預算降到8億多元人民幣。盡管這樣，還是有一部分專家不同意。那時候已經(jīng)是1993年3月份，其他系統(tǒng)早已開始研制了，發(fā)射場論證方案還沒有定下來，無法進一步開展工作。丁衡高很著急，他委托國防科工委司令部再做工作，一定要研制各方達成一致。國防科工委又召開討論會，把研制各方的專家元老請到一起，進行了兩天的深入討論和論證，終于艱難達成共識，形成了“垂直上架”的統(tǒng)一意見。從1992年2月到1993年3月，在一年多時間里，僅發(fā)射場系統(tǒng)方案論證一事，就舉行了十幾次論證匯報會。

“垂直上架”模式形成統(tǒng)一意見之后，丁衡高多次派團考察國外先進的航天發(fā)射場，學習發(fā)射場建設經(jīng)驗。經(jīng)實地考察，日本當時采用的是“垂直上架”模式，即將建設的新型發(fā)射場，運載火箭和衛(wèi)星也全部是“垂直上架”模式?？疾靾F回來，向丁衡高做了匯報，更堅定了他對于“垂直上架”的信心。

在這段時間里，徐克俊把他的想法進一步豐富后寫成論文，發(fā)表在航天技術領域的學術雜志上。錢學森看到后，立即給工程負責人打電話，稱贊徐克俊的文章“很有用，能供載人航天發(fā)射場的建設參考”。任新民、謝光選、王希季等老專家也紛紛表示贊同這一方案。

上架模式確定后，發(fā)射場的選址定點問題就成了重中之重。當時，曾有一種想法是對老的衛(wèi)星發(fā)射場進行改造。但這個發(fā)射場從發(fā)射東方紅一號起已使用了30多年，設備陳舊老化不說，而新的載人航天發(fā)射場采取的是與它完全不同的發(fā)射模式，顯然已無法滿足要求，應該選址新建。另外，老的發(fā)射場距離中心生活區(qū)較遠，給執(zhí)行任務帶來諸多不便。因此，李元正和徐克俊決定在弱水河南岸大約距生活區(qū)7公里的戈壁灘上，新建一座專門用于載人航天的發(fā)射場。

1992年10月5日，中央政治局常委、中央軍委副主席劉華清專程到酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心視察，當即同意了這一方案。

1994年7月3日，載人航天發(fā)射場正式奠基，劉華清再次來到酒泉為開工剪彩，當他抬腳挖起第一鍬土時，現(xiàn)場響起熱烈持久的掌聲。劉華清激動地說：“鏟起了發(fā)射場奠基的第一鍬黃土，我感到榮幸與自豪。中華民族曾有過無比輝煌的歷史，但也有過被譏為‘東亞病夫的屈辱?，F(xiàn)在，我們又重新屹立于世界民族之林，將從這里自豪地跨出邁向太空的腳步?！?/p>

4年的時間轉眼過去了，1998年春節(jié)到來的時候，空曠的戈壁灘上矗立起一座巍峨的廠房，載人航天發(fā)射場的主要工程項目大體完成。

載人航天發(fā)射塔架為鋼結構固定塔，這座總重量2500噸、高達106米的塔架上設置了12層固定平臺。塔架上安裝有防爆電梯、航天員逃逸滑道等設施，塔頂有重型吊車，塔底是雙向導流槽。垂直總裝廠房外高93米，內(nèi)高85米?？紤]到航天器空間交會對接對發(fā)射的要求，廠房內(nèi)設計了兩個總裝測試工位，可同時對兩發(fā)火箭進行總裝測試。然后，飛船、逃逸塔在這里與火箭對接，構成完整的船箭塔組合體。廠房通往發(fā)射塔架轉運軌道是世界上最寬的無縫鋼軌，船箭塔組合體將通過這條20米寬的軌道從技術區(qū)轉往發(fā)射區(qū)。

發(fā)射場雖然建成了，但能不能實現(xiàn)發(fā)射飛船的重任，還需要通過一次技術合練來驗證，工作人員也要通過這次考核來掌握基本的發(fā)射流程。

1998年5月，合練任務行將展開，各路大軍從四面八方匯聚到大漠深處，所有的大型地面測試設備、龐大的電纜中樞都在合練中安裝鋪設完成。這次合練證明，新建的載人航天發(fā)射場工作方便、高效快捷，完全達到了預期的發(fā)射要求。前來視察的首長們高興地對李元正和徐克俊說：“祝賀你們！發(fā)射場的建設通過了評審！”

千里草原保平安

世界各國在進行返回式航天器試驗時，一般認為，航天器在回收時能降落在本國國土上就算成功。20世紀70年代，我國第一顆返回式衛(wèi)星返回地面前，葉劍英元帥曾說，只要衛(wèi)星能落在中華人民共和國的土地上就是勝利。

根據(jù)載人航天的任務要求，飛船完成任務后，也要按照指定的時間和預定的地點返回地面。如果把載人航天飛行比作一場太空接力賽的話，那么著陸場的工作就是比賽的最后一棒。飛船返回艙進入著陸狀態(tài)后，著陸場系統(tǒng)的工作人員實時獲取飛船返回軌道數(shù)據(jù)和返回艙落點預報信息，在返回艙信標儀配合下，盡快搜索找到返回艙，迎接航天員，并對返回艙內(nèi)的有效載荷進行處置。根據(jù)國際航天界的記錄，飛船返回階段往往是航天員罹難最多的階段。2003年，美國“哥倫比亞”號航天飛機就是在返回時失事，造成7名宇航員全部遇難。

載人飛船的返回方式與一般的衛(wèi)星不同，需要選擇一個專門為飛船返回用的著陸場。著陸場區(qū)按照飛船返回的不同情況，分為主著陸場、副著陸場、上升段陸上應急救生區(qū)、上升段海上應急濺落海域和運行段應急返回著陸區(qū)5種類型。我國載人航天工程立項之前，美國和俄羅斯已經(jīng)擁有了龐大的回收搜救力量。美國采用的是海上濺落的方式對飛船進行回收，僅在執(zhí)行“水星MA-9”號任務時，就動用了171架飛機、28艘艦船、18000人的力量。俄羅斯擁有遼闊的中亞細亞草原和西伯利亞大平原，東西綿延萬里，采用的是陸上著陸方式，配備了80多架搜救飛機、18支空降兵部隊和7支醫(yī)療救護隊。

我國載人航天工程立項時，在960 萬平方公里的疆域中，選擇一塊2000平方公里的平坦區(qū)域并不難，但要找到一塊既能夠滿足著陸條件，又符合飛船軌道要求的區(qū)域卻不簡單。著陸場看似是普通的草原或者大海，但實際上要經(jīng)過科學的計算，綜合考慮多方面的因素，符合“四個基本條件”。一、位置應當選擇在飛船飛行地面軌跡盡可能多圈次通過，或利用返回艙在大氣層飛行所具有的橫向機動能力使其達到的地區(qū)；二、場地要盡可能大一些，既可以滿足返回艙正常著陸，又要考慮到應急降落或降落出現(xiàn)偏差時，返回艙也能落在著陸場里面的因素；三、地勢要平緩，大的斜坡不應超過15°，無高山溝壑，少高大樹木，地表要足夠堅硬，最好沒有大型工業(yè)設施、鐵路、高壓線、大水庫和居民區(qū)；四、雷電、大風、冰雹少，云層高度適宜，能見度好。

按照這“四個基本條件”，工程初期做方案時，根據(jù)圖上作業(yè)的結果，初步將主著陸場選在河南開封至駐馬店以東長約200公里、寬約100公里的范圍之內(nèi)。

1993年2月，王永志與國防科工委副參謀長趙起增率領勘察工作組，前往河南進行地面詳細勘察。一路上，王永志望著窗外星羅棋布的村莊、茂密的樹林和隨處可見的柴草堆，忽然意識到一個問題，樹木和建筑多，勢必會影響飛船的降落。村莊多意味著人口密度大、飛船降落前疏散群眾的數(shù)量多，不僅存在安全隱患，而且還擾民。想到這里，王永志一言不發(fā)，眉頭越皺越緊。這不是他心目中理想的著陸場，應當另選新址。但原方案中央已經(jīng)批準，這個“馬后炮”還要不要放？王永志考慮再三，出于對國家負責，對科學負責，對工程負責，勘察結束后，他在總結會上提出了自己的想法——主著陸場有改址的必要。

對王永志的這一想法，當時也有不同看法，有人認為，著陸場的位置變化會帶來一系列技術上的變化，飛行的軌道傾角、搜索救援回收的設備配置、測控通信系統(tǒng)的布局，都要改變甚至重新設計。大多數(shù)人都認為，原定的著陸場盡管存在隱患，但飛船撞到建筑物和樹木的概率很小，稍加注意就可以避免。更重要的是，選址方案已得到中央的批準，如果這時提出要改，中央會怎么想？

這些話絲毫沒用動搖王永志的決心，他耐心地說：“我們搞載人航天工程，不是打幾艘飛船就完事了，飛船降落一兩次很可能不會出問題，但要是方案存在隱患，遲早會出事。如果因為選址不當，造成人命關天的后果，那時我們又怎么向中央交代？”說到這兒，王永志的話停了下來，逐個看了看在場的人之后，接著說：“如果從全局出發(fā)，把著陸場的調整與飛行軌道的優(yōu)化設計聯(lián)系在一起考慮，不僅可以解決飛船著陸的安全問題，而且返回主著陸場的機會也會增加，航天員的安全性自然更高了，就是花再大的代價都是值得的?！甭犕跤乐具@么一說，大家的意見一致了。

回到北京后，王永志把主著陸場實地勘察的情況向工程領導做了匯報，丁衡高和沈榮駿都表示支持他的意見，同意主著陸場改址。王永志立即主持召開航天員系統(tǒng)、載人飛船系統(tǒng)、運載火箭系統(tǒng)、測控通信系統(tǒng)和著陸場系統(tǒng)的總設計師聯(lián)席會議，提出改址的想法，“著陸場重新選址先在圖上作業(yè)，以內(nèi)蒙古呼和浩特為駐地勘察四子王旗阿木古郎牧場地區(qū)；以寧夏銀川為駐地勘察蘇米圖（鄂爾多斯高原西部）以及內(nèi)蒙古通遼地區(qū)，調整軌道傾角時要考慮上升段避開日本島嶼”。

1993年6月，王永志與趙起增率領隊伍再次出發(fā)，一行14人直奔內(nèi)蒙古大草原。他們先乘坐直升機對烏蘭察布盟的四子王旗阿木古郎草原、伊克昭盟西部的草原和戈壁沙漠進行空中勘察，選定空曠平坦的地區(qū)后，再乘汽車進行地面勘察。一路走來，王永志心里有了數(shù)。內(nèi)蒙古中部地區(qū)得天獨厚的條件，讓他和趙起增滿心歡喜。

王永志的目光鎖定了四子王旗的阿木古郎草原。四子王旗位于內(nèi)蒙古自治區(qū)首府呼和浩特市以北150公里的地方。之所以名叫四子王旗，是因為這里曾是成吉思汗兄弟哈斯爾王第十六世四個王子的封地。阿木古郎草原處在大青山北麓，與陰山山脈相連，海拔1000～1200米，屬于沙質草地，地形南高北低，地勢寬闊平坦，沒有河流，人煙稀少，由此向西將近1000公里內(nèi)也是同樣地形的平原地區(qū)，是飛船彈道式返回極為難得的安全走廊。

王永志對這里的一切非常滿意，更堅定了他更換著陸場的決心。為進一步摸清場區(qū)詳細的情況和周邊環(huán)境，9月，原班人馬再次開進這一片地區(qū)，最終確定了主著陸場的位置。

考察結束后，王永志和丁衡高專程向中央專委和李鵬總理匯報了主著陸場的更改方案。

根據(jù)王永志提交的這個新方案，飛船的飛行方案也發(fā)生了重大變化，將原定52°左右的軌道傾角減低到42°～44°，這樣就可以使主著陸場能夠位于船下點軌跡的弧頂，增加了飛船正常返回的機會。將來飛船返回時，一旦四子王旗不具備氣象條件，還可以在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心東邊的副著陸場著陸，恰好處在飛船返回主著陸場的途中。至此，從1993年2月至1996年10月，組織人員對河南、內(nèi)蒙古、遼寧等適宜飛船著陸的地方，進行了7次大規(guī)模的實地勘察，動用直升機17架次，車輛行程23500公里，勘察面積達18萬平方公里，終于找出了符合中國國情的載人航天主、副著陸場。

另外，為保證搜救人員在任何故障情況下，都能迅速地找到返回艙，王永志還建議，在陜西榆林、河北邯鄲、四川遂寧及國外有關地區(qū)布設多個陸上應急救生區(qū)和海上應急濺落區(qū)。

聽了王永志的匯報后，李鵬總理當即表示：“改得好，就這樣定了，批準實施這一方案。”主、副著陸場的選址位置最終確定。主著陸場在內(nèi)蒙古四子王旗阿木古郎草原，副著陸場位于酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心的南側。應急著陸場僅在我國境內(nèi)的地面就設置了13個著陸點，任務期間，解放軍總參謀部、總裝備部、海軍、空軍和蘭州軍區(qū)的相關單位將出動多個搜救大隊。與此同時，外交部在海外還設立了一個臨時組織，與飛船可能著陸的國家保持實時聯(lián)系。這樣的設計，也給飛船的軌道設計，著陸場、測控站、測量船配置布局方案的確定創(chuàng)造了條件。

飛船的飛行方案改變后，與其相關的以提高航天員安全為目標的飛行軌道設計優(yōu)化工作也開始了。一年半之后，在軌道專家們的精心設計和艱苦努力下，完成了滿足這些約束條件的軌道設計。

飛船發(fā)射后，很快進入海洋上空，如果出現(xiàn)意外需要救生，面對的將是5200公里范圍的茫茫太平洋。在汪洋大海中尋找一艘小小的飛船，真是大海撈針?？扇绻荒茉?4小時內(nèi)把返回艙打撈回來，航天員就會有生命危險。為了實施海上救生，美國當初派了3艘航空母艦，21艘艦船和126架飛機，動用了2.6萬人；蘇聯(lián)的規(guī)模小一些，但也布置了7艘艦船和110架飛機，動用了4500人。依照中國的國情，我們難以組織如此龐大的搜救力量。為此，王永志批準了一套海上搜救的對策，利用飛船自身的動力，控制飛船就近飛向三個預先設定的海上應急搜救圈。一旦飛船落入大海，定點等候的6艘船很快就能趕到，減少了搜救力量，提高了時效。這又是一個世界上絕無僅有的中國特色的技術創(chuàng)新。

根據(jù)這樣的設計，著陸場系統(tǒng)將搜索救援回收工作分為空中搜索和地面搜索救援回收兩個部分。主、副著陸場采用空中機組搜索為主、地面特種車隊為輔的手段實施搜索救援。主著陸場按照功能，在空中配置了搜索救援直升機、搜索救護直升機、搜索攝錄直升機和搜索運輸直升機4種直升機；在地面配置了指揮調度車、工程運輸車、航天員運輸車、返回艙吊車和載荷運輸車5類特種搜索回收車輛。副著陸場也安排一支規(guī)模較主著陸場稍小的空地搜救隊，包括直升機、航天員醫(yī)學監(jiān)督和醫(yī)學保障車、航天員運輸車以及精干的醫(yī)療救護隊伍。除此之外，在北京航天飛行控制中心、指揮調度車和著陸場測量站還分別設有“態(tài)勢系統(tǒng)”終端，及時完成接收、發(fā)送有關信息的任務。

為使地面搜索人員能夠迅速發(fā)現(xiàn)返回艙，在返回艙內(nèi)配置了測量、通信和標位系統(tǒng)，有USB應答機、國際救援406兆赫信標機、超短波收發(fā)信機、甚高頻搜尋信標機、20兆赫收發(fā)信機、GPS接收機等設備和天線。在返回艙內(nèi)，還為航天員配備了個人呼救電臺、手持式GPS接收機、信號機、煙火管、反光鏡、閃光燈和海水染色劑等，從而確保航天員在返回地面后能夠及時發(fā)出無線信號和可視信號，被迅速發(fā)現(xiàn)和營救。

除了主、副著陸場的空地搜救任務外，著陸場系統(tǒng)還承擔著飛船應急返回的搜救任務。一旦飛船在應急返回中落到了國內(nèi)其他地區(qū)，守候在發(fā)射場附近的飛機和傘兵小組將根據(jù)返回艙信標機發(fā)出的無線電信號出動實施搜索，發(fā)現(xiàn)目標后，立即空投傘兵。另一架運-八C大型運輸機則將裝載空地搜救分隊的3臺專用車輛和有關人員飛往目標附近的機場，迅速開展搜救工作。

根據(jù)這些技術要求，北京跟蹤與通信技術研究所理所當然地成為著陸場系統(tǒng)的總設計師單位，總指揮單位則由西安衛(wèi)星測控中心擔任。西安衛(wèi)星測控中心為此專門成立了一個著陸場站，組成了我國唯一的一支載人飛船的回收隊伍。1975年11月26日，我國的第一顆返回式衛(wèi)星，就是這支隊伍利用當時簡陋的測量和搜救設備，成功進行回收的。如今，這支隊伍已成為一支裝備精良的具有高機動性、全天候飛船回收、航天員搜索能力的地面搜救力量，不僅擁有一批精干的技術人才，采用超短波、短波和國際衛(wèi)星搜救系統(tǒng)等國際先進的測位定向手段，還裝備有特種車輛、特種通信設備和測位定向儀等先進設備。

“高技術，精裝備，重勞動”，是活動測控回收的特點，每次任務來臨前，200多臺設備、70多臺車輛、上千噸的物資器材，分乘兩輛專列從陜西渭南出發(fā)，經(jīng)鐵路、公路到達四子王旗。由于條件有限，拆卸設備，裝卸列車，都是人抬肩扛來完成的。特別是兩臺20多噸重的雷達天線，裝在17米長的特種車上，定位時要精確到毫米級，這對他們來說，不僅是智慧的較量，更是意志和體力的考驗。

在著陸場的建設過程中，內(nèi)蒙古自治區(qū)黨委和政府給予了極大的支持和幫助。建設初期，駐地不通電話，政府出錢架設；返回艙運輸，公安沿途護送，鐵路全力保障。飛船首飛前夕，自治區(qū)領導得知從阿木古郎草原到著陸場區(qū)僅有一條泥濘小道時，立即調集了人力、物力和財力趕來修建，駐地牧民們也自發(fā)地帶上鐵鍬、鎬頭，加入修路大軍之中。一條長達60公里的公路，不到一個月就修通了……

天地海網(wǎng)一線牽

世界上第一枚近程運載火箭發(fā)射的時候，射程僅為幾百公里，一部雷達就能完成對它的全部跟蹤測量。隨著運載火箭和人造衛(wèi)星越飛越遠，本土的測控站已不能滿足需要，必須編織一張航天測控網(wǎng)。就載人航天工程來說，如果把飛船比作風箏，測控系統(tǒng)的專家就是手握風箏線的人，測控通信的鏈路就是那根至關重要的“線”。

船箭分離后，飛船需要進行一系列的調姿和變軌后，才能進入預定軌道開展工作，這個過程中，飛船會不斷受到地球引力、日月引力、高層大氣阻力、太陽光壓力和太陽風的影響，使飛行軌道發(fā)生各種各樣的變化。為保證飛船正常工作和返回艙順利返回，就需要通過陸基、?；吞旎臏y量設備進行綜合精密定軌，測量出飛船的軌道，獲取高精度的飛船軌道狀態(tài)和時間信息，進行實時跟蹤和控制。

我國載人航天工程的測控通信系統(tǒng)是由航天指揮控制中心（包括北京航天指揮控制中心、西安衛(wèi)星測控中心、酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心）、測控站和遠望號測量船以及通信網(wǎng)絡等組成的。

測控通信系統(tǒng)是飛船和地面唯一的聯(lián)系紐帶，在軌運行控制、軌道維持等都需要這個系統(tǒng)來進行。各種數(shù)據(jù)、調度指令、語音和視頻通話的信息在天地間傳輸是一件非常復雜的系統(tǒng)工程，任何節(jié)點發(fā)生錯漏，都會導致無法挽回的后果。因此，測控通信系統(tǒng)在整個工程中，有著極為重要的作用。

1992年，載人航天工程啟動時，測控系統(tǒng)首先要解決的是測控體制問題。

20世紀60年代，在著名科學家陳芳允的主持下，我國在較短的時間內(nèi)建起了一條超短波、高精度的測量帶，保證了第一顆人造衛(wèi)星的成功發(fā)射。之后，陳芳允仔細研究了美國載人登月時的測控方法，提出了采用統(tǒng)一測控系統(tǒng)的設想。在這一思想的指導下，20年后，我國便形成了由西安衛(wèi)星測控中心和9個陸基測控站以及兩艘遠洋測量船隊組成的C頻段測控網(wǎng)，可以完成對高中低軌道衛(wèi)星和地球同步衛(wèi)星的測控。

工程立項前，我國使用的主要是對中低軌衛(wèi)星和少數(shù)地球同步衛(wèi)星進行測控的超短波網(wǎng)系和支持高軌道地球同步衛(wèi)星測控通信的C波段測控網(wǎng)系組成的“一網(wǎng)兩系”的體制。前者在歷次衛(wèi)星測控任務中發(fā)揮了重要作用，但設備老化，面臨退役；后者則不符合國際電信聯(lián)合會關于航天測控業(yè)務使用頻段的劃分，無法與國際標準兼容。更重要的是，針對載人航天的測控，存在著航天員與地面聯(lián)系等一系列新的問題，無論是超短波還是C波段測控網(wǎng)都無法滿足工程的需要，急需布設一張全新的測控網(wǎng)。

王永志對載人航天工程副總設計師陳炳忠說：“我們過去的航天測控網(wǎng)一用就是幾十年，必須采用新的技術手段，才能適應發(fā)展的需要。另外，我國的測控站、測量船不會太多，還應當考慮國際聯(lián)網(wǎng)的可能性?！?/p>

陳炳忠是一位資深的航天測控專家，在制定載人航天的測控方案和實施飛行控制中都發(fā)揮了重要作用。他回答說：“測控波段的選擇和測控網(wǎng)的布局十分關鍵，而根據(jù)我們的國情，必須走低投入、高產(chǎn)出的路子。規(guī)劃、設計新一代S波段統(tǒng)一測控通信系統(tǒng)是最好的選擇。”

S波段是指頻率范圍在1.55G～3.4GHz之間的電磁波頻段，主要應用在中繼衛(wèi)星、衛(wèi)星通信和雷達上面，現(xiàn)在常用的藍牙、無線路由、無線鼠標上使用的就是這個范圍的波段。

1989年，我國航天測控系統(tǒng)的總體設計單位——北京跟蹤與通信技術研究所首次提出了建立S波段統(tǒng)一測控通信網(wǎng)的設想。這個研究所集中了航天測控領域的大部分專家，陳炳忠就曾在這個所當過所長，是S波段統(tǒng)一測控通信網(wǎng)積極的倡導者之一。

S波段的想法一提出，針鋒相對的爭論就開始了。在之后整整三年的概念論證中，爭論越來越激烈，到1992年載人飛船計劃被正式確定下來時，爭論也到了高潮。工程立項前的最后一次論證會上，專家們一致排除了使用C波段雷達的想法，但大多數(shù)老專家和測控一線的技術權威都贊同使用超短波測控網(wǎng)，他們的理由非常充分：經(jīng)過多次航天任務的實踐，我國已完全掌握了超短波技術，安全可靠，把握性大，很多設備經(jīng)過維修、改造后，可以充分利用。

“那就按這個方案上報吧！”就在會議主持人即將宣布散會時，有一位專家突然站了起來說：“等等，我不同意這個意見?！?/p>

這位專家是北京跟蹤與通信技術研究所的副所長羅海銀。他也是新一代S波段統(tǒng)一測控網(wǎng)的倡議者之一，堅定地認為自己的想法是最適合載人航天的。過去三年里，羅海銀對S波段的設想做了大量的論證，還同許多專家交換過意見，只不過沒能說服大家。這一次，如果還不能得到大家的支持，他的想法就再沒有機會成為現(xiàn)實了。

“我可以說說我的想法嗎？”羅海銀懇切地問主持人。

主持人看了看表，時鐘已指向了午飯的時間。

“五分鐘夠嗎？”主持人問羅海銀。

“不夠?！?/p>

“那十分鐘呢？”

“也不夠！”

“那你需要多長時間？”

“至少半個小時！”

聽到羅海銀這么回答，主持人面露難色，只好看了看在座的專家們。盡管很多人的肚子已經(jīng)開始咕咕叫了，但出于對工程負責的態(tài)度，專家們都點頭表示同意。

“謝謝，我以最快的速度說完?！绷_海銀沒有反駁任何人的觀點，也沒有說哪種方式不好，只是談S波段的好處。他把國外S波段中存在的問題和我們設想中的S波段的特點進行解讀和對比，一口氣歸納出了S波段的五大優(yōu)點：一是功能全。具有精密跟蹤、測距、測速、對飛行器遙控、遙測、雙向話音及下行圖像傳輸?shù)墓δ?。二是體制新?？砂褱y控和天地通信綜合為一體，一體兩用，化繁為簡，省了設備，又消除了測控與通信之間的矛盾。三是一網(wǎng)多用。S波段不僅能滿足載人航天的要求，也能完成對近地衛(wèi)星以及同步衛(wèi)星的測控。采用新的設計標準后，還可為將來與國際聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)造條件。四是規(guī)模大。S波段測控網(wǎng)建成后，將由陸基測控站、海上測量船、車載測控站和三大中心共同組成遍布全國和可航行于三大洋的龐大的測控網(wǎng)。五是經(jīng)濟效益高。在設備的設計上采用多功能、多用途，如共用天線、共用通信信道等。僅此一項就可以節(jié)省上億元的經(jīng)費……

當羅海銀把這些理由一一擺到專家們面前時，從大家的表情中，他看出大部分專家接受了他的想法。羅海銀忽然感覺自己餓了，正當他準備結束發(fā)言去吃飯時，意料之外的事情發(fā)生了。一位持反對意見的專家忽然站起身來，拍著桌子說：“老羅，你光說不行，怎么實施，能不能實施，得把具體方案拿出來！”

羅海銀頓時火冒三丈，這不是強人所難嗎？按照科學的程序，應當是航天員、火箭、飛船等系統(tǒng)的技術狀態(tài)和指標都明確了以后，才可以向測控系統(tǒng)提要求，真正進入具體實施的過程?？奢d人航天的七大系統(tǒng)的論證是同時展開的，火箭和飛船剛剛開始研制，航天員還沒有選拔，根本無法拿到這幾個系統(tǒng)的具體技術狀態(tài)和指標要求，測控的方案自然無法具體。

“沒有具體方案，我不同意采用S波段的建議?！边@位專家氣呼呼地甩下這句話，轉身離席而去。

主持人尷尬地看著這個局面，他知道，會議進行到這里，顯然無法繼續(xù)下去了。但羅海銀的發(fā)言過后，與會的專家們形成了兩種意見，會議陷入了僵持。

“老羅，先冷靜一下?！敝鞒秩藬[了擺手，示意羅海銀坐下。“我看今天的會議，我們不急于做結論。兩種方案都有優(yōu)勢。至于選擇哪一種，還是等拿出具體方案以后再說吧。老羅，你看這樣行不行？”

羅海銀沒有吭聲，他別無選擇地點了點頭。

“那好吧，等老羅的具體方案出來后，我們繼續(xù)研究?！敝鞒秩舜蛄藗€圓場后，宣布休會。

剛剛還成竹在胸的羅海銀這才意識到事情遠沒有他想的那么簡單，原本以為只要概念清楚，就可以讓大家接受他的觀點?？扇缃癖仨毜米尫桨妇唧w化，不具體就無法說服人。

這一具體就是整整5個月。

測控通信系統(tǒng)參加論證工作的11個人，羅海銀給他們一一分了工，夏南銀作為論證的牽頭人，和其他合作單位比較熟悉，就到飛船、火箭等系統(tǒng)去收集各種技術指標；徐紹榮精通多國語言，專門負責文件資料的翻譯；董光亮負責測控覆蓋率的計算和飛行軌道圖的繪制；上升段、運行段和返回段的具體方案也安排了專人來負責。

5個月時間過去了，羅海銀收集到了足夠的數(shù)據(jù)、參數(shù)，基本掌握了飛船、火箭的具體技術狀態(tài)和指標要求。

評審的時間到了，當論證組的專家們再次走進那間“不歡而散”的會議室里，迎面看到了一張整整占滿一面墻的圖紙。這幅形象、直觀的飛船運行軌跡和測控站船示意圖，是董光亮親手繪制、標注而成的。那時的計算機性能差，繪圖全靠手工進行。地圖小了不行，董光亮就找來16張一米見方的圖紙組成一幅大的世界地圖。飛船運行的軌道曲線、測控站點分布情況、擔負什么任務，密密麻麻的數(shù)字和文字說明，幾乎把整套的測控方案都端到了這張地圖上。當?shù)弥@張巨幅圖紙是用了三天三夜時間才拼接完成的，專家們都被深深地感動了。

“第一，S波段測控系統(tǒng)規(guī)模適中、功能齊全，在現(xiàn)有的測控通信資源的基礎上挖潛改造后，既能支持載人飛船和中低軌衛(wèi)星的測控，又能支持S頻段同步衛(wèi)星和火箭的測控，可以成為未來具有國際先進水平的骨干系統(tǒng)。第二，S波段可以突破USB寬頻帶測距轉發(fā)等技術，實現(xiàn)與國外航天測控網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)，不僅能提高覆蓋率，還可減少航天測量船的數(shù)量，節(jié)省經(jīng)費數(shù)億元。第三，利用對設備的遠程監(jiān)控技術、網(wǎng)絡技術及雙路由熱備份技術，可以實現(xiàn)測控網(wǎng)的透明工作方式。將來，對航天器的數(shù)據(jù)處理、狀態(tài)監(jiān)視、控制決策和實施，都由任務中心統(tǒng)一完成，從而改變沿用了20多年的測控中心、測控站共同負責測量數(shù)據(jù)處理、控制決策的模式……總之，采用S波段，既滿足了載人航天工程的要求，又兼顧了未來的發(fā)展，是對測控通信系統(tǒng)整體效能的優(yōu)化。”羅海銀指著地圖一口氣說出了自己的規(guī)劃。

精妙的設計、完美的規(guī)劃，讓評審組的專家們紛紛對S波段的方案連連點頭，就連上次強烈反對的那位專家也投了贊成票，S波段的方案順利通過。

方案進入設計階段后，羅海銀被任命為測控通信系統(tǒng)的總設計師。

測控通信系統(tǒng)首先要做的，就是在測控站、船數(shù)量最少的情況下，找出一套最佳的布站方案。受命擔此重任的是北京跟蹤與通信技術研究所的青年專家于志堅。于志堅畢業(yè)于鄭州測繪學院人造地球衛(wèi)星大地測量專業(yè)，雖然剛剛30出頭，卻有著敏銳的洞察力和縝密的思維能力，因為出色的科研設計能力和工作管理經(jīng)驗，被任命為測控系統(tǒng)的副總設計師。

根據(jù)工程總體和其他系統(tǒng)提出的目標，測控通信系統(tǒng)的研制面臨著高實時、高可靠、高覆蓋的“三高”要求?？晌覈鴩τ邢?，最少用多少個測控站、多少條測量船、如何布設才能滿足這樣高的要求？一向善于學習的于志堅把渴求的目光投向了國外。

美國在進行“水星號”任務時，在全球布設了16個測控站，到“雙子星座”計劃時，已增加到22個。“阿波羅”計劃進行時，采用S波段技術后布設的測控站也有近20個。俄羅斯從“東方號”到“聯(lián)盟號”飛船，再到“禮炮號”“和平號”空間站，經(jīng)過30多年的建設，擁有了龐大的功能齊全的測控網(wǎng)，僅針對載人航天運行段的測控，就布設了15個測控站和11艘航天測量船，經(jīng)度覆蓋范圍將近180°。如此龐大的布站規(guī)模和布站方式，對于當時的中國來說，無論從技術上還是經(jīng)濟上都是無法達到的。但于志堅是個極具前瞻眼光的人，他懂得權衡利弊，懂得保證重點，懂得各種要求的綜合滿足。

由于其他系統(tǒng)對測控通信系統(tǒng)的要求沒有完全明確，于志堅只能利用所掌握的國外載人航天情況對比分析我國載人航天對測控通信的要求。于志堅發(fā)現(xiàn)，飛船上升段和返回段是容易發(fā)生故障的關鍵段，當初概念研究時，對上升段和返回段的測控覆蓋率要求的論證是正確的，上升段必須保證100%的覆蓋率，返回段則要在幾個關鍵點保持較高的覆蓋率。

入軌段的測控任務由哪幾個站承擔會取得最佳效果；變軌段怎樣保證足夠的測控時間以備確定軌道情況和在必要時實施決策控制；返回段如何才能確保返回指令的成功注入……帶著這些大大小小的問題，于志堅和同事們開始了不計其數(shù)、不厭其煩的計算和比較，最終選擇了綜合效果最佳的4船9站，即4艘遠洋測量船、6個陸地測控站和3個活動測控站的布站方式，構成我國規(guī)模龐大、布局合理的新一代綜合性航天測控通信系統(tǒng)。除了具備常規(guī)的跟蹤、通信與控制功能外，還具有天地話音、電視圖像和高速數(shù)據(jù)傳輸能力，既能覆蓋飛船的運行范圍，還可支持對所有中低軌道衛(wèi)星和部分同步衛(wèi)星的測控。這一方案得到了沈榮駿、王永志和陳炳忠的贊同和支持。

羅海銀關于S波段統(tǒng)一測控網(wǎng)的構想和于志堅綜合性的布站方式被大家認可和接受后，下一步要解決的問題就是，如何讓這張測控網(wǎng)真正實現(xiàn)“三高”的要求。于志堅和孫寶升、翟政安等年輕的技術骨干不約而同地想到了采用透明傳輸?shù)墓ぷ髂Ｊ健?/p>

透明傳輸工作模式是相對于我國過去多年沿用的測控中心與測控站共同負責航天器測量數(shù)據(jù)處理與控制決策的模式而言的。在這種工作模式下，飛行控制中心可以直接對航天器進行監(jiān)控，測控站只起溝通天地信道的作用。作為一項先進的航天測控技術，透明傳輸模式已成為世界航天測控網(wǎng)建設的必然選擇，遠程監(jiān)視和控制的優(yōu)勢在其中得到了充分顯現(xiàn)。但對我國來說，建設S波段新型航天測控網(wǎng)，如果沿用過去的測控方式，使用效率就會大打折扣。而采用透明工作方式，將會大大加強飛行控制中心實時掌握飛船和航天員狀況的能力，加快故障判斷、指揮決策和指令發(fā)送的速度，還能適應多星測控任務的要求，達到一網(wǎng)多用，使S波段測控網(wǎng)如虎添翼。

如果采用透明傳輸?shù)墓ぷ鞣绞?，曾?jīng)在衛(wèi)星任務中發(fā)揮了巨大作用的測控站就顯得無足輕重，僅僅是數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)母咚俟飞系囊粋€“智能通道”了，直接帶來的結果就是，測控站的規(guī)模和人員數(shù)量的減少，很多老專家、老同志從感情上難以接受。再者，以往的測控方式已經(jīng)過30年的檢驗，可靠性毋庸置疑，而新的方式從沒有使用過，可靠性究竟怎樣，也在大家心頭打了一個大大的問號。

面對各種質疑，于志堅一點也不著急，總是笑呵呵地去消除這些人的疑慮。在長期的總體工作鍛煉中，他積累了豐富的與人打交道的經(jīng)驗，表達能力極強，縝密的思維和條理清晰的語言，使他的解說極具感染力。于志堅向大家反復說的主要是兩點意思：一是載人航天要求具備高速的數(shù)據(jù)傳輸速率，減少中間環(huán)節(jié)本身就意味著速度的提高。另一點更為重要，任何一項大型工程，都需要各系統(tǒng)專家集體參與，將所有數(shù)據(jù)匯集到一個中心，有利于專家們共同決策。而且，測控設備的穩(wěn)定性和可靠性同航天事業(yè)起步時的情況相比，早已有了天壤之別，特別是自動化的檢測水平有了飛速發(fā)展，遇到故障可以快速自動切換到?jīng)]有問題的器件上，往往一個人就可以保證設備的正常運行。從國外測控通信技術的發(fā)展情況來看，采用透明工作方式、減少測控站的人員和規(guī)模是發(fā)展趨勢，甚至出現(xiàn)了很多無人值守的測控站……

在于志堅的侃侃而談中，大家從國外測控技術發(fā)展的事實中，逐漸理解了他的觀點。為了更有說服力，于志堅還帶專家們到國際海事衛(wèi)星北京測控站去實地參觀，用海事站透明工作模式的成功經(jīng)驗現(xiàn)身說法。經(jīng)過于志堅的一系列努力，透明工作模式終于被成功地運用在了新型的S波段統(tǒng)一測控通信系統(tǒng)之中。

測控網(wǎng)的問題總算解決了，指揮控制中心怎么建、建在哪兒又成了當務之急。一種意見是在原有的西安衛(wèi)星測控中心基礎上進行改建；另一種意見是擴建北京的指揮所；第三種意見是另起爐灶，在北京建一個全新的航天指揮控制中心。前兩種意見都主張指揮在北京、測控在西安，而第三種意見則主張將指揮和測控合二為一，建立統(tǒng)一的指揮控制中心。評審會上，因為前兩種意見基本是在維持原有的格局，爭議不大，但第三種意見卻遭到了大多數(shù)人的反對。爭論的焦點除了各種技術原因外，還集中在經(jīng)費和時間上。很多專家都認為建一個現(xiàn)代化的指揮控制中心絕非一朝一夕，所以在評審意見上寫下了這樣一句話，“不宜搞大的基本建設”。

這時，距離最后的答辯只剩下3天時間了。3天后，工程總體將正式確定指控中心的建設方案。

3天，72個小時，除去吃飯睡覺，有效的工作時間只有20多個小時，這讓羅海銀心急如焚。因為提出這第三種意見的，正是他所在的北京跟蹤與通信技術研究所。羅海銀堅定地認為，無論改建還是擴建，都是權宜之計，遲早都要建設新的中心。要是能趁著工程上馬一并完成，就可以在技術上不走彎路，在經(jīng)濟上不花冤枉錢。

“和大家好好談談，一定要讓他們接受我們的想法”，羅海銀把說服專家的難題交給了夏南銀。

“我覺得不是思考，而是總結，把咱們調研的結果和國外的教訓講給大家，讓他們自己判斷?！毕哪香y早已想好了“對付”專家們的手段，但羅海銀還是提醒他，“這些專家都是航天測控界的權威，‘刁得很，不好對付啊”。

夏南銀憨厚地笑了笑，胸有成竹地說：“我會說服他們的?！?/p>

3天后，夏南銀的“總結”報告出爐了，9頁紙上列出了6條理由。首先說的是經(jīng)費。夏南銀算了一筆賬，乍一看建一個新的指控中心耗資巨大，但和改建所需的經(jīng)費相比，其實并沒有太大的差距。其次，夏南銀專門談故障和教訓。過去只要任務成功，那些細小的、局部的、沒有造成大的影響和失敗的故障都被善意地忽略掉了，這次卻被夏南銀一個個地列舉出來。導致這些故障的原因都同指揮和測控分開有著直接的關系。夏南銀專門舉了美蘇兩國的例子。美蘇兩國在航天事業(yè)創(chuàng)建初期，都在原有的基礎上改建指控中心，但隨著任務的拓展，美國從“雙子星座”開始，新建了休斯敦航天控制中心；蘇聯(lián)從“聯(lián)盟號”開始，建成了莫斯科附近的飛行控制中心。這兩個中心都選擇在靠近決策層和技術支持單位的地方。

羅海銀看后頻頻點頭，“有了這個總結，相信大家會同意的”。

最后的答辯開始了，夏南銀一條條地把6條理由說完之后，說：“北京是中央的所在地，中央對載人航天那么重視，坐鎮(zhèn)指揮時，我們能讓中央首長往外地跑嗎？工程的指揮和決策都在北京，空間設施的研制、使用單位都在北京，航天醫(yī)學研究和保障單位也在北京，都讓他們往外地跑嗎？”夏南銀的結論清晰明了，指揮中心和測控中心必須走向統(tǒng)一，必須在北京重新建設！

“那西安的測控中心怎么辦，難道撤銷嗎？”有專家情緒激動地反問夏南銀。此話一出，立即引發(fā)了許多人的共鳴。的確，西安衛(wèi)星測控中心作為當時國內(nèi)唯一的航天測控中心，擁有喀什、渭南、青島、廈門等10多個測控站，具備對高、中、低不同軌道和多種類型航天器的跟蹤和測控能力，衛(wèi)星管理能力達上百顆，可以說是航天測控事業(yè)的技術基地、人才基地和水平標桿，西安中心的建設歷程幾乎就是中國航天測控事業(yè)的一部發(fā)展史。從最初連衛(wèi)星都沒有見過、軌道計算都不懂，到熟練掌握通信衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、一箭多星等多種航天器的測控技術，軌道計算的精度從沒概念到有概念、從幾公里到幾厘米，幾十年來，中國的航天測控專家?guī)缀醵际窃谖靼仓行拿罎L打過來的。工程啟動之前，從專家們個人間的討論到有組織的論證，西安衛(wèi)星測控中心做了大量的前瞻性論證和技術儲備工作，幾乎每一個技術人員都信心百倍地期待著通過載人航天工程的實施再創(chuàng)輝煌，達到人生和事業(yè)的高峰。他們堅信就像歷次重大任務一樣，會由他們擔當重任。誰也沒想到，夏南銀對改址的想法如此堅決，這讓他們從感情上難以接受。

在近乎詰責的質問面前，夏南銀沒有絲毫慌張，依然用他慣常的不慌不忙的語速說道：“西安中心不用撤，可以作為備份中心，和北京同時進行飛行控制技術的研究和開發(fā)，實現(xiàn)雙保險?！毕哪香y的意思是，一旦北京航天指揮控制中心的建設達不到載人航天的總體要求，或者在執(zhí)行任務中出現(xiàn)故障，可由西安衛(wèi)星測控中心取而代之。夏南銀的答辯合情合理、無懈可擊，而且十分必要，最終獲得了工程領導和大多數(shù)專家的認可。

1995年12月，中國航天測控網(wǎng)的核心——北京航天指揮控制中心宣告成立。正式掛牌的那天，工作人員發(fā)現(xiàn)，每間辦公室的墻上都掛上了一張北京航天城的規(guī)劃圖，意圖不言而喻：未來的航天城將是世界一流的，每個人的工作水平必須與之相匹配。中心還公開提出了一個口號：決不能把機會留給西安衛(wèi)星測控中心。一場大會戰(zhàn)一般的技術攻關由此拉開帷幕。

一年過去了，北京航天指控中心的大樓還未建成，各種設備也沒有到位，一個又一個分系統(tǒng)卻接連建成。擁有7000多個模塊和100多萬行源程序的飛行控制軟件系統(tǒng)和《測控通信系統(tǒng)初步實施方案》《飛船試驗組織關系》等一百多套不同崗位的操作方案相繼出臺……

但沒有經(jīng)過實踐檢驗，方案永遠都是紙上談兵。中心領導和專家們心里都清楚，國家不可能為驗證這些方案專門去發(fā)射一個航天器。于是，他們想到了模擬仿真的辦法，用一套由各種數(shù)字和數(shù)學公式組成的系統(tǒng)、一臺仿制的飛船代替真實的任務，檢驗9個測控站、4條測控船的配合，檢驗從飛船發(fā)射到航天員返回的全部過程。演練進行了整整7個月，暴露出來的1300多個問題被成功解決。到第一艘飛船發(fā)射前，幾百個崗位上的科技人員都達到了閉著眼睛也能操作，上千條口令倒背如流、注入準確無誤的熟練程度。

西安衛(wèi)星測控中心角色的轉變是從對“備份”的理解開始的。起初，大家都認為備份就不再是指揮者，失去了往日的核心地位，將來也會少了許多榮譽和榮耀。但隨著研制的推進，他們逐漸意識到，備份并不意味著責任的減輕、工作量的減少，更不是衡量貢獻大小的標志。備份也是一個獨立的系統(tǒng)，要有獨立的軟件、獨立的計算方法，簡單的復制就失去了雙保險的意義。但有一個事實又不得不接受，備份就必須和北京中心同步，軌道、落點、控制量……整個任務的過程，每一步都得步步緊跟、主動配合。

從1993年開始，西安衛(wèi)星測控中心著手對所屬的陸上測控站進行建設性改造，完成了測控設備的更新?lián)Q代。在1994年到1999年的5年間，中心研制開發(fā)出了整個執(zhí)行載人航天任務的軟件系統(tǒng)，使測控模式實現(xiàn)了從傳統(tǒng)的分級操作、測站遙控向透明轉換、中心遙控轉變，以及指揮模式從人工指揮向自動化指揮的轉變，大大拓展了測控網(wǎng)的能力。

建在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心的東風測控中心擁有完備的光學、雷達測控系統(tǒng)，是我國衛(wèi)星發(fā)射和載人航天活動的重要指揮控制中心。特別是載人航天工程立項后，東風測控中心將承擔飛船發(fā)射段、運行段和返回段的測控任務，在北京飛控中心的授權下，向飛船注入控制數(shù)據(jù)、與航天員進行天地話音等重要功能。

載人飛船發(fā)射升空后，將由北京飛控中心統(tǒng)一協(xié)調指揮，向東風測控中心和西安衛(wèi)星測控中心下達指令，再由這兩個測控中心輻射指揮下屬各測量站、測量船，實施對飛船的測控任務。飛船在運行中，諸如太空出艙、交會對接等至關重要的節(jié)點活動，也都會安排在“東風段”進行，除此之外，東風中心還有一項重要任務，是在飛船返回時，承擔從再入大氣層到著陸的全程光學、雷達跟蹤測量。

自從遠程運載火箭和人造衛(wèi)星相繼問世以后，它們的飛行速度之快、飛行距離之遠，都有了突飛猛進的發(fā)展。任何一個國家都無法在本土上完成對這些航天器的全程跟蹤測控。

1962年，美國建造了世界上第一艘航天測量船“阿諾德將軍號”；1963年，蘇聯(lián)建造了“德斯納號”。之后，美蘇兩國又相繼建造了多艘航天測量船，在火箭發(fā)射、衛(wèi)星測控及后來的登月計劃中發(fā)揮了重要的作用。

就我國的載人航天工程而言，國內(nèi)的測控站和陸地的測量設備也無法完成天涯追蹤的使命，最理想的測控場所必然是在占地球表面71%的海洋上。1965年，周恩來總理提出了“建造中國自己的航天遠洋測量船”的構想。1977年8月，我國自行設計建造的排水量2萬余噸、可連續(xù)航行1.8萬海里的第一艘遠洋測量船建成下水。一年后，又有了第二艘遠洋測量船。這兩艘萬噸航天測量巨輪以毛澤東主席手書的、葉劍英元帥的七律詩《遠望》命名，被稱為“遠望一號”和“遠望二號”。

1980年5月，“遠望”號船第一次從美麗的長江之濱揚帆遠航，在遠離本土8000多公里的大洋上出色地完成了遠程運載火箭的海上測控任務。1990年4月，我國首次發(fā)射外國衛(wèi)星“亞洲一號”。衛(wèi)星入軌后8分鐘，遠在太平洋海域的遠望一號、遠望二號迅速、準確地提供了衛(wèi)星軌道和各種參數(shù)。這次預報把地球同步通信衛(wèi)星的測量精度提高了一個數(shù)量級。美國休斯公司稱，這是他們經(jīng)營衛(wèi)星業(yè)務以來測量精度最高的一次。

載人航天工程立項時，我國只有這兩艘“遠望”號船。根據(jù)任務的需求，還應增加兩艘測量船，即后來的遠望三號和遠望四號船。當時的國務院副總理朱镕基專門就此事做出指示：“遠望三號和遠望四號船由上海江南造船廠承建?！?img src="https://cimg.fx361.com/images/2019/05/05/qkimagesshjashja201902shja20190201-9-l.jpg"/>

江南造船廠是我國歷史上最悠久的軍工造船企業(yè)，中國第一艘潛艇、第一艘護衛(wèi)艦、第一臺萬噸水壓機、第一艘國產(chǎn)萬噸輪東風號，包括遠望一號和遠望二號船都是江南造船廠生產(chǎn)的。朱镕基之所以強調遠望三號和遠望四號船還由江南造船廠來生產(chǎn)，是要讓最優(yōu)秀的造船廠生產(chǎn)最精良的測量船。

1994年，遠望三號建成下水，作為我國的第二代遠洋航天測量船，匯集了當時船舶、機械、電子、氣象、通信、計算機等方面的高新技術，匯聚了上千臺（套）的精密儀器設備，各項指標和硬件設施都達到了世界先進水平。在一次全國科技成果展覽會上，李鵬總理特意走到遠望三號船的模型前細心查看，還詳細詢問了“遠望號”船隊備戰(zhàn)載人航天任務的有關情況。

1997年，“遠望”號船隊執(zhí)行風云二號氣象衛(wèi)星的海上測控任務，連續(xù)7天對衛(wèi)星進行跟蹤和控制，準確無誤地發(fā)出了80多條遙控指令，成功地調整了衛(wèi)星的轉速和姿態(tài)，實現(xiàn)了由海上測量到海上測控的跨越。

1999年7月，由向陽紅十號遠洋科學考察船改裝而成的遠望四號入列“遠望”號船隊。從此，船隊擁有了在太平洋、大西洋、印度洋同時布陣的能力，可以獨立完成對火箭和衛(wèi)星的測控，我國的海上整體綜合測控能力得到了進一步提升。因此，“遠望”號測量船隊也被稱為是一座“海上科學城”。

針對載人航天的海上測控任務與衛(wèi)星不同，首先是海域廣了，4艘測量船將第一次分布到太平洋、印度洋和大西洋上同時執(zhí)行任務。好幾處海域，遠望號還沒有去過，甚至連航線都沒有。怎么去、海況如何、氣象條件都是未知數(shù)。而開辟一條新的航海線路的復雜程度更是常人難以想象的。航程長、時差大、氣象復雜、海況惡劣，尤其是要經(jīng)過的南中國海、宮古海峽、新加坡海峽、馬六甲海峽和好望角都是十分復雜和危險的航區(qū)，平時風力達7～8米，浪高5～6米，在“遠望”號的航海史上前所未有。更重要的是，惡劣的海況會帶來測量設備和測量精度之間的矛盾。按照載人航天的要求，“遠望”號不僅要承擔飛船發(fā)射的上升段、運行段和返回段的測控通信，還要擔負飛船上升段海上應急救生任務，必須確保測量的高精度。飛船的變軌、返回指令的注入，差之毫厘將謬之千里。這就要求“遠望”號在地球轉動、海水流動、船體擺動、天線晃動等諸多不利因素的影響下，仍要及時捕捉高速運動的飛船并進行復雜的控制，而時間每次只有短短的幾百秒鐘。

根據(jù)以往出海的經(jīng)驗，如果風力超過7～8級，浪高大于3～4米，船橫搖大于±6°、縱搖大于±2°，測量設備就很難保證精度，甚至無法工作。特別是對遠望二號和遠望三號船來說，它們的預定船位在“咆哮40度”暴風帶，在洋流、涌向都不清楚的情況下，根本無法確定合理的航向來保證船上設備的運行正常。

這一切都給海上測控帶來了前所未有的嚴峻挑戰(zhàn)。

但“遠望”人卻對這次充滿挑戰(zhàn)的歷史性航海滿心向往。沒有現(xiàn)成的資料，他們想出了一條捷徑。從1994年起，海上測量基地專門派出技術人員跟隨在其他遠洋貨輪上進行實習，這樣就可以先期到達相關任務海域，對當?shù)氐臍v史氣象水文資料，尤其是對熱帶、溫熱帶氣旋、海浪、海冰等災害性天氣進行深入研究。回來后，他們根據(jù)中高海域氣象的特點，制定出了“遠望”號的航線，再利用執(zhí)行其他衛(wèi)星測控任務的時候，對新的航線進行試航，對任務海域進行實地調查。然后，根據(jù)取得的數(shù)據(jù)，對船上的氣象系統(tǒng)進行了徹底改造，使之與國際氣象預報體制相適應，實現(xiàn)了同國家氣象中心的聯(lián)網(wǎng)，共享氣象資源，具備海上聯(lián)合會議的能力。

經(jīng)過陸地和海洋的相互補充，1999年到來的時候，隨著青島測控站和兩個國外測控站相繼建成，由北京、西安、東風三個中心和遍布國內(nèi)外的測控站、船組成的集遙測遙控、測距測速和話音圖像傳輸?shù)裙δ苡谝惑w的S頻段統(tǒng)一測控系統(tǒng)基本布設完畢，不論是測控覆蓋率還是測控精度都實現(xiàn)了大幅躍升。

永不中斷的“風箏線”

從火箭點火升空到船箭分離，從飛船進入太空軌道到返回地面，從火箭、飛船內(nèi)部的電子元器件和電子設備到地面的測控、通信、計算機系統(tǒng)……電子信息在載人航天工程中雖然不是一個獨立的大系統(tǒng)，但電子信息技術的作用卻無時不在、無處不在。

從飛船上的太陽能電池帆板到從火箭上的精密設備；從航天服上的傳感器到搜救直升機上的定向儀；從飛控中心的計算機到測控站船的雷達設備……作為測控通信系統(tǒng)研制生產(chǎn)的一支重要力量，電子信息技術在載人航天工程中發(fā)揮著不可或缺的作用。

20世紀60年代，在“兩彈一星”的研制中，我國就在電子工業(yè)系統(tǒng)安排了一大批與航天技術有關的新材料、電子元器件、儀器儀表、精密機械和特殊專用設備的研制工作，建設了相當規(guī)模的外測、測控、電子元器件的專門研究機構，后來成為我國電子技術的基礎和骨干力量。

改革開放后，為滿足衛(wèi)星、導彈和火箭對小型化、高可靠性的要求，元器件產(chǎn)業(yè)建立了更高的標準，使可靠性又提高了幾個重量級。但遺憾的是，我國的電子工業(yè)并沒有保持這種旺盛的發(fā)展勢頭。20世紀90年代初期，正處于市場經(jīng)濟的初期階段，民營經(jīng)濟蒸蒸日上，但國企、事業(yè)單位的狀況卻不盡如人意。作為國家電子信息產(chǎn)業(yè)的“國家隊”和“主力軍”，中國電子科技集團公司是以承擔國家重要軍民用大型電子信息系統(tǒng)工程、重大裝備及關鍵元器件、軟件研制生產(chǎn)為主的國家大型骨干企業(yè)。但科研經(jīng)費有限，再加上市場經(jīng)濟的沖擊，使得各大電子研究所處境困難?？蒲性O備買不起，人才留不住，技術實力提不高，不少課題被迫中斷。電子元器件生產(chǎn)單位特別是國營工廠，更是處境艱難，既要面對國外產(chǎn)品的競爭，又要面對自身經(jīng)濟體制的改革，雙重壓力讓他們措手不及，技術人才開始外流……

1991年，隨著載人航天工程的論證工作開始，電子工業(yè)部決定，由西南電子技術研究所牽頭，與石家莊通信測控技術研究所和西北電子設備研究所一起負責電子技術領域特別是測控網(wǎng)的方案可行性論證及總體框架設計。

工程立項后，電子工業(yè)部成為載人航天工程的副總指揮長單位。根據(jù)測控通信系統(tǒng)提供的技術方案，利用S波段來實現(xiàn)對航天器的測控，這在我國還是首次。1992年12月28日，西南電子技術研究所與當時的國防科工委簽訂了S波段統(tǒng)一測控系統(tǒng)的研制合同。參與的單位還有石家莊通信測控技術研究所、西北電子設備研究所和航天704所。專家們開始了夜以繼日地攻關和設計，不到一年便攻克了最為關鍵的核心技術，向工程總體提交了S波段統(tǒng)一測控系統(tǒng)的總體設計方案，并做出承諾，“我們完全能夠做出全球一流的S波段統(tǒng)一測控網(wǎng)”。

S波段統(tǒng)一測控網(wǎng)不僅規(guī)模大，而且技術起點高、功能復雜，研制難度前所未有。為了減少研制損失，工程總體決定，測控網(wǎng)的建設分兩步走：先建一個“樣板工程”，等積累了一定的經(jīng)驗之后，再開始大規(guī)模的建設。

按理說，電子工業(yè)部門所屬的科研院所匯集了各個學科的拔尖人才，應該是藏龍臥虎、人才濟濟。但在研制任務來臨時，人才反而成為他們面臨的最大難題。如果沒有足夠的任務，他們很可能會像許多單位一樣，逐漸蕭條。載人航天工程的研制任務讓他們看到了再度輝煌的曙光。面對這個難得的機遇，為了國家的尊嚴，更為了自身的發(fā)展，這些曾經(jīng)創(chuàng)造了“兩彈一星”輝煌戰(zhàn)績的電子廠所，又為了新的奮斗目標走在了一起。

1994年5月，工程總體采取招標的辦法確定測控系統(tǒng)的研制和生產(chǎn)單位。經(jīng)過競標，西南電子技術研究所承建了其中6套關鍵測控系統(tǒng)；石家莊通信測控技術研究所拿下3套系統(tǒng)及后續(xù)的遠洋航天測量船站等4套測控系統(tǒng)和所有的遙控終端設備；西北電子設備研究所囊括了所有測控系統(tǒng)的測角分系統(tǒng)；中原電子技術研究所承建了3套車載站測控系統(tǒng)的研制生產(chǎn)……電子系統(tǒng)共有25個研究所在七大系統(tǒng)中承擔了重要任務，他們就像是被激發(fā)出斗志的攀登者，向著大山的最高峰進發(fā)了。各個研究和生產(chǎn)單位都仿照工程管理體系，分別成立了以所長或廠長為行政總指揮、以總設計師為技術總指揮的兩條指揮線，日夜兼程地設計方案，解決難題。

石家莊通信技術研究所的測控專家劉明春，當年是人造衛(wèi)星測控系統(tǒng)和外彈道測量系統(tǒng)的主要研制者之一，還曾參與過東方紅一號衛(wèi)星的研制。領受了載人航天的新任務后，他被任命為總設計師。

做S波段統(tǒng)一測控系統(tǒng)，國內(nèi)的研究和生產(chǎn)單位還從沒有接觸過，石家莊通信技術研究所更是一片空白。劉明春明白肩頭擔子的分量有多沉。他對年輕的技術骨干們反復強調一句話：為了保證進度，我們必須與時間賽跑。為此，劉明春和他的同事們主動放棄了全部的節(jié)假日和業(yè)余時間。這樣的工作狀態(tài)雖然殘酷，但大家都明白，一套設備從無到有，總要經(jīng)歷一個煩瑣漫長的過程。首先是方案設計，描畫出整個系統(tǒng)的總體設計圖，并在理論上證明設計的可行性。光是這個過程，劉明春他們就用了整整一年時間。

1995年，第一套設備的各個零部件都按照要求生產(chǎn)出來了，研制工作進入各個分系統(tǒng)的加工和調試階段。劉明春沒有想到，盡管每個分系統(tǒng)的生產(chǎn)都很順利，但設備裝在一起，問題卻接踵而來。不兼容、不匹配；相互消耗、1+1<2、細節(jié)與整體不協(xié)調……還有，雖然測角、測距等功能可以實現(xiàn)，但精度卻不夠細。其中，最根本的是各種指標都沒有達到工程的要求。劉明春意識到，他們面臨著任務承接以來最嚴峻的一次危機，如果第一套設備不能調試成功，那么后面的設備就無法投產(chǎn)。

不服輸?shù)膭⒚鞔鹤蛔×?，干脆從指揮的位置走了出來，擼起袖子、拿起工具，一頭鉆進了實驗室。系統(tǒng)復雜龐大，他就從一個一個的分系統(tǒng)著手；矛盾千頭萬緒，他就仔細分析各個環(huán)節(jié)，逐條理順。為了改進某一環(huán)節(jié)的性能，他不止一次地把局部設計方案顛覆，推倒重來。就這樣，問題一點點地找到了，精度一點點地提高了，性能指標也慢慢加強了。

悶熱的酷暑到了，劉明春主持設計的第一套測控設備的調試工作終于趕在最后的時間節(jié)點前如期完成，各項指標都達到甚至超過了合同要求。趁著勁頭，劉明春一鼓作氣帶領大家很快把其他幾套設備也生產(chǎn)了出來。

在載人航天工程中，幾乎所有的S波段統(tǒng)一測控網(wǎng)站點中，都有幾部12米口徑的天線設備。這樣的天線有5層樓高，重達70噸，雖然體積龐大，但內(nèi)部結構卻異常精細。巨大的體積與極高的精密度、笨重的結構與運動的靈活……都必須達到完美甚至苛刻的結合。在天線設備總設計師瞿福貞的帶領下，西北電子設備研究所像一個跨欄運動員似的，完成了一系列高難度動作。

他們首先要攻克的是同頻自引導技術。以前針對衛(wèi)星任務的天線設計沿用了蘇聯(lián)的技術，只能捕捉單一的線條化的信號。而在飛船的發(fā)射過程中，箭船分離后會導致多個目標出現(xiàn)，這就要求天線必須具備對多信號的捕捉能力。國外雖然已有成熟的技術，但對我國實行禁運和封鎖。瞿福貞在研究分析了國外的相關資料后，認為我們完全可以通過攻關解決這一難題，于是他做出了一個決定，打破以前的技術框架，重新設計。在接下來的8個月時間里，他一頭扎進實驗室，帶領攻關小組一次次提出方案，又一次次否定自己，直到找到了最佳的辦法——在現(xiàn)有的大型天線上再安裝一個特制的小型天線。這種小型天線俗稱“小耳朵”，靈活性很強，通過它先行一步，對目標進行捕獲和引導，再讓大天線精密跟蹤，就極大地提高了天線對信號的捕捉能力。依照這個設計，小型天線的重量僅有幾百克，與國外重達幾公斤的類似產(chǎn)品相比，無疑占據(jù)了極大的優(yōu)勢。

其次要解決的是遠洋測量船上的天線轉動速度問題。飛船在天上運行速度很快，測量船上的天線必須高速轉動，才能保證目標不會丟失?？梢屢慌_如此笨重的天線每10秒轉動一周，還不影響測控精度，無疑更為艱難。在一年多的時間里，瞿福貞和同事們夜以繼日地試驗，才拿出了有效的手段解決了這一難題。

S波段統(tǒng)一測控網(wǎng)的測控站分布于世界各地，只有依靠通信網(wǎng)絡的支持才能形成一個整體。另外，航天員的天地通話、飛船火箭的遙測，也都需要通信設備的支持。這個包括陸、海、空、天的四維通信系統(tǒng)，包括天地超短波通信、衛(wèi)星通信、動中通設備、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)字電視、通信網(wǎng)管理等系統(tǒng)。為了研制這些通信設備，石家莊通信測控技術研究所、中國電波傳播研究所、西北電子設備研究所、桂林激光通信研究所等單位的近千名科研工作者付出了大量的才智和心血。

航天員與地面的通信方式主要有兩種，一是利用S波段統(tǒng)一測控網(wǎng)的通信信道直接傳輸數(shù)字化的視頻和音頻信息，另一種是依靠天地超短波通信系統(tǒng)。載人航天工程研制初期，為了確保萬無一失，飛船的大部分設備都采用“雙機備份”的做法。天地超短波通信系統(tǒng)與S波段統(tǒng)一測控系統(tǒng)的通信設備就是互為備份的兩種通信手段。飛船入軌后，這兩個系統(tǒng)同時工作，向地面?zhèn)鬏敽教靻T的雙向音頻和視頻信息，一旦其中一個系統(tǒng)出現(xiàn)故障，另一個還能繼續(xù)完成任務。

飛船在太空中的不可控的因素很多，設備也有可能會出現(xiàn)故障，這就要求天地超短波通信系統(tǒng)在質量上和技術上必須過硬。因此，任務一下達，石家莊通信測控技術研究所的領導就明白，必須要有經(jīng)驗豐富的老專家來擔當重任。1995年，負責測控網(wǎng)渭南站的專家張漢三被任命為天地超短波通信系統(tǒng)的總設計師，另一位通信專家李文鐸同時受命擔任總體方案的設計。

同以往的C波段不同，超短波極容易受到外界的干擾。人們經(jīng)常使用的對講機、電視機等電子設備使用的都是超短波頻段，很容易對天地超短波通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。為了克服這一困難，張漢三和李文鐸做了無數(shù)次試驗，提出了一個設想，通過加大能量，將較窄的頻譜擴展為較寬的頻譜范圍，以降低外界的干擾程度。然而，如何擴頻卻是個棘手的問題。面對多種擴頻方案及可能性，張漢三和李文鐸通過反復論證，把目光縮小在了兩種方案之間。又經(jīng)過無數(shù)個日日夜夜的試驗，最終敲定其中一種最佳方案，解決了擴頻的難題。隨后，張漢三和李文鐸帶領大家又攻克了“多路徑”“多普勒補償”等難題。1996年，測控網(wǎng)與飛船設備成功進行了“天地對接”，證明了系統(tǒng)方案的可靠與技術的先進。1997年，各套設備陸續(xù)完成研制，開始進站調試。1999年，天地超短波通信系統(tǒng)研制成功，并正式交付各大測控站安裝使用。

衛(wèi)星通信設備是地面通信的主要手段，尤其是“遠望號”測量船與北京航天飛行控制中心、西安衛(wèi)星測控中心的信息傳輸，主要依靠衛(wèi)星通信設備來實現(xiàn)。

1992年，中國電科54所的年僅26歲的青年專家周兆清被任命為遠望三號船載衛(wèi)星通信系統(tǒng)終端分系統(tǒng)的主任設計師。之后幾年，她又相繼擔任了遠望一號船載衛(wèi)星通信系統(tǒng)的副總設計師和遠望四號船載衛(wèi)星通信系統(tǒng)的總設計師。

研制遠望四號船載衛(wèi)星通信系統(tǒng)的時候，提供給周兆清的時間僅有9個月。既要加快進度，又要保證質量，周兆清很擔心因為匆忙而導致細節(jié)上的失誤。因此，她對各個分系統(tǒng)的技術方案都逐個審查把關，直到拿出詳盡的修改和完善意見后，才簽字放行。每次飛行任務到來時，周兆清都要隨“遠望號”船出海去安裝調試設備，在海上，她出現(xiàn)了嚴重的暈船癥狀，但仍一直堅守在機房，嚴密監(jiān)測系統(tǒng)在惡劣海況條件下的工作情況，直到掌握了大量的試驗數(shù)據(jù)，制定了完備的系統(tǒng)操作和應急方案。由于她所做的這些工作，船載衛(wèi)星通信系統(tǒng)在聯(lián)試校飛、航渡以及任務期間表現(xiàn)出色，圓滿地完成了通信任務。

……

載人航天工程的項目多、技術新、任務重，參加這樣一個千載難逢的國家重大工程，對所有的技術人員來說都是一次最好的挑戰(zhàn)。工程的推進，喚醒了電子人的創(chuàng)新意識和工作熱情，保留了一大批勇立時代潮頭的人才。特別是年輕人有了施展才華、嶄露頭角的機會，人才流失現(xiàn)象有所緩和。老的人才不走了，新的人才也被大量吸引過來。工程實施以來，電子領域在首次載人飛行之前，累計參加研制的科技人員超過7700人，各個單位的技術交流與合作也空前加強，共為工程提供了35套系統(tǒng)、1871臺（套）設備、15397只（套）配套元器件、大量應用軟件和309公里長的線纜。如今，這些人才迅速成長、壯大，已經(jīng)成為我國高科技研究的主力軍。