时代先锋

“牧星人”李恒年:在太空“画”出美丽的星迹

2015年10月20日10:24    来源：人民网-科技频道 

宇航动力学国家重点实验室主任李恒年

人民网北京10月20日电 （记者 魏艳）今天，已经有一百余颗“中国卫星”在太空遨游，它们类型不同、功能各异，在国家经济社会建设中发挥着重要作用。从卫星升空那一刻，直至其寿命终结，对它进行跟踪测量控制、故障诊断维修等工作，就是航天测控。

在中国西安卫星测控中心，有一位著名的“牧星人”：李sir。他曾连续奋战69天，让价值十多亿元、在太空中濒临失效的卫星起死回生；也曾为一个问题专注20年，使我国航天器机动轨道确定能力提高到世界先进水平；他系统建立了同步卫星共轨控制的理论方法和技术，成功运用于我国和其他国家多颗卫星共轨控制；他发展了李济生院士确立的卫星轨道确定理论，提出了卫星机动轨道确定理论，并成功运用于我国多颗机动轨道卫星。

他就是李恒年，西安卫星测控中心测控技术部研究员，宇航动力学国家重点实验室主任。

从寻呼台到测控卫星： 一个“编外人员”的成功逆袭

1992年，25岁的李恒年研究生毕业，被分配到西安卫星测控中心。人事部门一看他的简历：“本科，兰州大学数学系；研究生，国防科技大学计算机系”。懂数学、会编程，正好中心在发展BP机寻呼业务，就把他分到了寻呼台。

但直到一年多以后，李恒年从同事们的聊天中才知道，别人设计的软件服务对象是卫星，自己编写的程序服务对象却是BP机。尽管寻呼台待遇好、挣钱多，可他始终心有不甘。于是，闲不住、爱琢磨的他经常到测控技术部旁听同事们讨论测控难题。

当时正赶上中心即将执行一颗返回式卫星测控回收任务，任务联调时，地面测控站频繁出现数据中断、跳变、丢失等现象，令许多技术人员一筹莫展。

通过翻阅技术资料，李恒年敏锐地察觉到是数据处理算法有问题。作为一名“编外人员”，李恒年利用休息时间编制了一套全新的算法程序和技术方案。

当他捧起方案向时任测控技术部软件室主任陈长贵汇报时，陈主任被小伙子的勇气和执着所感动，专门邀请有关专家对李恒年的成果进行了严格评审。

尽管大家对这个毛头小伙将信将疑，但时任测控技术部总工程师李济生还是一锤定音：“这套方案做的不错，我看可以让他试一试。”

新方案投入使用使测控站数据中断等问题迎刃而解，年轻的李恒年在测控中心崭露头角，也顺利地被调入了他梦寐以求的测控技术部软件室。从最基础的测控数据处理，到研究提出航天测控最优估计方法；从卫星机动轨道确定，到航天器姿态控制；从多星共位控制，到卫星编队稳定性设计；从神舟飞船返回落点预报，到北斗卫星导航系统星座部署……李恒年的人生轨道从此同航天轨道紧紧连在一起，再也没有分开。

航天测控任务现场（站立者为李恒年）

不见硝烟的69天太空大营救

2006年10月，我国一颗遥感卫星突发故障。遥测数据显示，卫星在太空中急速翻滚，星上能源完全消失，只有阳光照射到太阳能帆板时，才有几秒钟的信号反馈。

卫星研制部门和航天测控战线的专家紧急会商：当务之急，是尽快确定卫星姿态，抓住每次几秒钟的卫星加电时间，注入控制指令，使卫星停止翻滚，转入正常运行姿态。否则，价值十多亿元的卫星，将成为毫无用处的太空垃圾。

当时，我国航天测控网的覆盖率还不高，确定卫星运动状态，捕捉卫星抢救时机的难度非常大。经过持续20多天的仿真分析，李恒年带领团队终于掌握了卫星翻滚的运动规律和太阳帆板供电的周期规律，准确预测出卫星最大供电时间段。按照他们的建议，远望号测量船在南半球上空捕获卫星，注入遥控指令，69天的太空营救终获全胜。

2007年2月，一颗北斗卫星发射后信号消失，随后连续17天与地面失去联系。李恒年再次受命出征，最终使卫星“起死回生”，为国家经济和航天事业挽回巨大损失。

2011年8月，我国首颗海洋动力环境卫星在太空运行中突然出现姿态异常，太阳能帆板无法对日定向，星上能源告急。李恒年率领团队冲向测控任务现场，建立卫星姿态动力学模型，提出了卫星减旋的控制方案，为成功抢救卫星赢得先机。

“迎接挑战最好的方法就是要把自己逼得狠点儿，有把自己逼入绝境的坚定毅力。”李恒年参与组织的一次次卫星异常情况处置，虽不见硝烟，却惊心动魄。

李恒年在航天测控任务第一线

三方三轮谈判 为北斗在天上“挤”出一个位置

环绕赤道上空、距地面约36000公里的地球静止轨道，是各国“太空斗法”的一个重要舞台。

2007年初，我国一颗北斗卫星发射在即。然而，在“北斗”预定的组网位置上，已有分属不同国家的两颗卫星在轨运行。能否与外方顺利实现“多星共位”，对争取我国空间利益具有重要意义。

通过谈判让外方认可我们的技术，实现“3星共位”是解决问题的唯一途径。作为测控专家，李恒年当时一方面要做好技术准备，另一方面还要思考谈判策略，挑战和压力很大。

谈判进行得异常艰难，外方专家对我国共位技术提出种种质疑。谈判桌上，李恒年围绕外国专家提出的各种问题，一个个寻求对策，提出共位需求和拟采取的技术措施。三轮谈判后，三方利益最大化选优方案得到外方专家一致认可，最终达到了共位目的，并现场签署了备忘协议。

李恒年对同事说：“即使一件工作开始时毫无希望，甚至绝望，但高涨的激情和忘我的投入可能会产生超乎想象的美妙结果。”

宇航动力学国家重点实验室主任——李恒年

从10公里到374米：攻克难题就是存在的价值

在同事李晶眼里，李恒年对困难仿佛有种特殊的偏爱，困难越大他越要战胜，要求越高他越要追求完美。

李恒年这种不达极致不罢休的狠劲在“神舟”系列任务上表现的淋漓尽致。

作为西安卫星测控中心神舟飞船落点预报技术负责人，李恒年在飞船返回控制和落点预报这两个重难点问题上倾注了许多心血。从“神一”到“神四”，李恒年和大家一道，将落点预报范围逐渐缩小到10公里。

在神舟五号任务中，为了确保航天员生命安全，他以近乎苛刻的要求开展每项工作，通过对历史试验数据全面分析和上百次仿真计算，提出了“折算气象风漂移运动修正船下点预报方案”，最终把落点预报牢牢锁定在1公里以内。

“1公里，应该是很精确的落点预报了吧？李sir却不这样认为。”李晶说，在神舟六号任务中，他又开始了新一轮冲刺，及时攻克了快速优选数据源的难题，带领团队计算出的飞船制动时刻非常精确，误差仅有200毫秒。正是由于这一精准的预报，搜救人员仅用12分钟就赶到了返回舱落点。

但李恒年仍不满足，“能不能把落点误差再缩小些，让搜救队员到达再快一些。”作为工作人员之一的李晶非常清楚，这就好比一百米比赛跑进10秒后，要再把成绩提高1毫秒一样，难度太大了。李晶劝他：“12分钟已经是极限了，再发起挑战会异常艰难。”可李恒年却轻描淡写地说：“攻克难题不就是我们存在的价值吗？”

李恒年常说：“一个科研工作者，如果没有几个问题始终占据着头脑，很难有多少成就。”一旦有了想法，他就会立即着手付诸行动。在神舟七号任务中，他带领团队做了大量的建模与仿真分析，开发了飞船姿态新型计算软件，并进行了高空气象风对返回舱控制与落点预报精度的影响研究。最终，返回舱落点预报结果与实测只差374米。

李恒年在宇航动力学国家重点实验室指导青年科研人员

20年“死磕”卫星机动轨道精度

在许多人眼里枯燥乏味的数据、模型，李恒年却像朋友一样对待它们。 李晶和李恒年是从1996年开始一起工作，那时李恒年正在着力解决“东方红3号”卫星轨道机动难题。2013年，李恒年出版了专著《卫星机动轨道确定》，李晶翻阅时惊奇地发现，虽然时隔近20年，但李恒年一直没有放弃对这一问题的跟踪研究。

李恒年认为，当年虽然解决了算法的收敛问题，但收敛速度缓慢且精度有限。经过5年研究，李恒年提出了第二代方案，解决了快速收敛问题，但仍存在跟踪滞后。又经过5年持续跟进，他提出了第三代方案，部分解决了滤波滞后和跟踪精度问题，但轨道精度仍然达不到他的标准。大约5年后，他在2010年提出了第四代解决方案，收敛速度和轨道精度均得到了大幅提高。

“20年，对于一个科研工作者来说不算短，如果没有咬定青山不放松的韧劲，很难想象20年是如何坚持下来的。”李晶说。

宇航动力学国家重点实验室主任李恒年

学生眼中的他：鼓励别人否定自己

神舟飞船返回舱落点预报是李恒年职业生涯中浓墨重彩的一笔。从“神一”到“神七”，飞船返回舱落点预报精度由10公里精确到300多米，一步步铸就了李恒年的“金字招牌”，也留给年轻科研人员一个几乎不可跨越的高峰。但就是这样一块饱含他无数心血和巨大荣誉的里程碑，他也鼓励别人去挑战。

博士钱山是李恒年的得意门生，在他眼中，李sir不仅敢于向权威挑战，而且勇于否定自己，甚至鼓励别人否定自己。

2010年12月，钱山开始参与神舟八号飞船返回控制和落点预报任务准备。在逐渐学习掌握了飞船返回控制和落点预报相关技术细节后，钱山发现李sir采用的三自由度落点预报模型仍有改进空间。

“但他既是权威，更是老师。”在说与不说之间，钱山犹豫不决。当钱山鼓足勇气给李恒年递了一份报告并做了简要阐述后，李恒年一时间没什么反应，只是专注地看着报告。屋里的气氛有点尴尬，钱山赶紧解释说：“这只是我从理论上做了一些分析。实际上，现在的算法已经使落点预报精度达到几百米，完全可以保证搜救飞机与返回舱同时落地，应该没有再改动的必要。”但李恒年很快就表达了坚定的支持意见：“科研无止境，发现问题就要解决。”

之后，在李恒年的指导和支持下，钱山和某高校科研团队合作，将三自由度动力学模型改进为更加精确的六自由度动力学模型，在神舟八号后续任务中进行了验证和应用，结果表明：气象风漂移修正量精确度提高了30%，落点预报精度的稳定性进一步提高。

“相比李sir之前里程碑式的进步，这点改进是在是微不足道。”钱山说。但李恒年却看得很重，他说：“创新不分大小，哪怕是一点点创新，都很可贵。”

2009年宇航动力学国家重点实验室成立，李恒年被任命为实验室副主任。他以“培养超过自己的人”为己任，将更多的精力投向了科研学术和团队建设。现在，同事们都说，李恒年像个开“猎头公司”的，看到有本事的年轻人，就像遇到了宝贝。外出参加学术会议遇上科研苗子，也会动员人家加入航天测控大军。在李恒年看来，实验室绝对不能走“快餐文化”路线，而是要按照“百年老店”的品牌来经营。