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孙家栋:航天的重点在应用

撰文/李珊珊  发表于 2019年04月02日

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孙家栋,著名航天技术专家,中国科学院院士,国际宇航科学院院士,中国航天科技集团公司高级技术顾问,2009年国家最高科学技术奖得主。

 

孙家栋的办公室位于京西航天桥附近一座26层的大楼,屋里除了书柜和办公桌,还有张简易的单人床——工作忙的时候,那里可以用来休息。办公桌的一角,放了两个球仪,小的是地球仪,大的是月球仪。从1967年担任我国第一颗人造地球卫星总体设计负责人之一开始,这间办公室的主人先后担任了我国第一颗科学实验卫星、第一颗返回式卫星的技术负责人、总设计师,他还是我国通信卫星、气象卫星、地球资源探测卫星、北斗导航卫星等第二代应用卫星的工程总设计师。

现在,这位拿了国家最高科学技术奖的“孙老”81岁了,坐在会议室的沙发上,身板比旁边的年轻小伙子都笔挺,身后的靠垫显得非常多余。

金质“斯大林奖章”

这是位诚实的“总设计师”当记者问:“从事航天事业是您从小的梦想吗?”他“嘿嘿”乐了,“这问题回答起来还挺麻烦,小时候最大的愿望是将来能成为一名土木建筑师,幻想将来可以建造大桥;在哈工大读书时,听说学校要增设汽车专业,我觉得汽车更神秘,可能比造大桥更富有挑战性;没想到最终学的却是飞机制造,但又没搞过一天飞机制造;从毕业后一开始工作就从事了导弹研制,当时心想,这辈子就是导弹了,立志一门心思倾注于最初的仿制导弹和东风导弹的研制工作,然而,更没想到的是搞了近十年的导弹却又与卫星结下了不解之缘。”

孙家栋的父亲是辽宁盖县盖平师范学校的校长,1929年,孙家栋出生在那所学校,排行老六,前面有3个哥哥和2个姐姐。1948年,孙家栋进入哈尔滨工业大学攻读预科。

1950年初的农历正月十五那天,孙家栋本打算去姐姐家,但因为学校晚餐供应红烧肉,决定继续留在学校吃晚饭。吃饭时,学校主管人员来到饭堂向学员们宣读了新中国空军招募人员的通知,“马上举手报名参军,两小时准备后上火车,就进入空军部队做俄语翻译。”

1951年,孙家栋被选定去苏联茹科夫斯基空军工程学院学习飞机设计。这年秋天,带着国家专门配备的“奢侈”的牛皮箱和牛皮公文包,孙家栋他们从北京出发,坐了77夜的火车,到达莫斯科。在苏联,孙家栋第一次见到了地下铁路,庞大的地下工程和红场下上下3层如迷宫般纵横交错的地铁站让他们有点震惊。苏联当时先进的科学技术水平给年轻的孙家栋留下了深刻的印象,当地人们表情和精神面貌所显示的文化素质和文明程度也时时刻刻提醒着他,科技对于一个国家的意义。

茹科夫斯基空军工程学院一进门就有个显眼的“明星榜”,这是该学院激励学生的传统做法——把每年年终考试获得全优的学生照片放入“明星榜”,如果年年都能连续保持,他的照片便会每年往上挪一次,而且照片的尺寸也会一年比一年大。但随着照片越来越大,能在“明星榜”上出现的照片数量也将越来越少,照片到了顶头,这年级的学生也就该毕业了。毕业时,照片最大的获得者将获得一枚纯金质的“斯大林奖章”。从茹科夫斯基空军工程学院毕业时,孙家栋以各科考试满分的优秀成绩,荣获了一枚“斯大林奖章”。

        

老走在“尖尖儿”上

1958年刚回国,孙家栋就被国防部五院选中。420日,拿着一纸调令,他来到了导弹总体设计部。

导弹是一种依靠自身发动机喷射物质产生反作用推进并控制其飞行弹道,将弹头导向并毁伤目标的武器,它自身携带氧化剂和燃烧剂,不需要空气中的氧气助燃。在那个年代,人们对所谓的导弹还很陌生,拿到外文资料后,就连经验丰富的老翻译也不知该如何准确翻译“guided missile”这个词。因为中国当时的词典里还没有这个名词。有人把这个词译作“飞弹”,有人译作“带引导的弹”,但都不标准也不形象,最后还是由钱学森确定译作“导弹”。

上世纪五六十年代,导弹、火箭都还是非常新鲜的词儿,但也不是没听说过,孙家栋回忆:“回国前一年,也就是1957年,苏联的第一颗卫星上天,当时我在苏联,心里的震动比较大。”从做飞机到做导弹是很大的转行,但他还是很高兴,因为,“从科学技术的角度讲,我是更往前进一步了,更‘高精尖’了……我老走在‘尖尖儿’上。”

做导弹,是在钱学森的直接领导下工作。孙家栋回忆说:“在苏联的时候就听说过钱学森的名字,知道他是很有名的科学家,万没料到,回国后不久就能直接在钱学森身边工作,觉得相当幸运。”

从事高精尖的工作,需要遵守的格外严格的保密条例。孙家栋的夫人魏素萍至今记得。“年轻时,经常是家里半夜三更电话铃一响,孙家栋不披衣服就从床上跳下,到外屋去接电话,我拿来大衣过去帮他披上,还会被他瞪眼睛。后来有一次,他在接电话时,一手捧着电线不够长的电话,一边斜着身子伸长脚尖把门给钩上,生怕我听见似的。当时真想不通,可过后我也理解,这是保密要求呀!”

然而,当时的保密条令确实极其严格,孙家栋向我们解释:任何人不能向父母妻儿泄漏任何有关单位性质和驻地的情况。见到过去的同学朋友,别人问去了哪儿?就给他们编。有时候第一次编完,自己都忘了,又编一个,人家觉得你这人很奇怪。甚至,“有些同志出去谈女朋友,一谈起在做什么工作,吞吞吐吐地把女方弄得莫名其妙,最后不少都吹了。”


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20世纪80年代初,孙家栋向王震介绍“实践一号”卫星情况。

 

东方红一号

在导弹总体设计部研究了9年的导弹,1967年夏天,一位国防科委的同志来到孙家栋的办公室,抽调他去负责第一颗人造地球卫星的总体设计工作。“所谓总体,就是要用最可靠的技术、最少的代价、最短的时间、最有利的配合、最有效的适应性和最有远见的前瞻性,制定出最可行的方案,保证获得最好结果的一种方法和体制。”就卫星总体设计而言,要将概念性的卫星从理论变为现实,还需要对各个系统进行及时的协调,比如,“容易搞的东西,早就搞出来了,难搞的东西,还没动手呢,最后对不到一块儿去,这样就不行。而这些进度,都需要总体设计部门来把握。”

对这次转行,孙家栋解释:从做导弹调到做卫星,是转了行,只是转得也没那么大。搞导弹主要是做火箭,“火箭顶上装上弹头就是导弹,顶上装卫星就是做卫星了。”

东方红一号可是个大工程,说到兴起,他会掰着指头算算多少人参与,“我们7个所,核心的一个所有200300人,其他的所大约有700800人,核心的团队大约就是这样,不到万人,但辐射出去,如果算上所有参与的人,那可就多了。在人数上,我常举的一个例子是:为了保证发射时的通讯畅通,我们曾征用了大量民兵。当时的信号需要走一条电线,电线从西到东,从南到北布设,最后,所有的数据都需要传输到西安来处理。4月份发射,南北气温差别很大,南方有雨,北方有雪,电线走的又是明线,很容易出问题,于是我们在各地发动民兵,看守了整整两个月的电线来保证通信畅通。当然,这个例子是最简单的。除此之外,当年我们用的铝板、电子管都是经过一级一级淘汰,一级一级筛选的。”

接着问:“1970年东方红一号卫星发射的时候,我们好像落在了日本的后面?”

“是呀,日本是2月,我们是4月。本来,按照原计划,我们会在1970年刚过年就发射,当时,就在年底准备要出场时,大家都在对质量精益求精;而到真正出厂后,领导又下了很大决心,跟我们说,你们再反复想想,还有什么地方会出岔子?那时还不像现在,有一套完整的管理办法,我们就只能把文件从头到尾整理、演算一遍,拼命想,拼命查。查着查着,忽然传来消息,日本人已经发射了。不过,我们也没有特别受震动——那时候的消息也不大灵通,他们发射了好几天之后,我们做卫星的人才从内参上知道了这个消息。”

“当然,当时谁都不知道对方要发射,两国的卫星研发都是在秘密中进行的,哈,要是知道了,我们肯定要想办法抢在他们前头的。”(大笑)

 

探月的“三驾马车”

1984年,联合国通过了指导各国在月球和其他天体上活动的规定,其中提及月球及其自然资源是人类的共同财产,任何国家、集体、个人不得据为己有。但早开发,早受益,仍然是不可改变的客观事实。

1989720日,在纪念“阿波罗”载人登月20周年的时候,美国总统乔治·布什宣布:美国将重返月球,建立月球基地,并以此促进对火星和广阔宇宙空间的探测。

1990124日,日本成功发射了一颗“飞天”号月球探测器,从而成为继苏联和美国之后,世界上第三个发射月球探测器的国家。

1994年,欧洲空间局提出了重返月球、建立月球基地的详细计划……

也是自90年代初,我国空间技术研究院的卫星总设计师闵桂荣院士就提出了中国也应该进行月球卫星研制的建议。几经酝酿,20001122日,中国政府首次公布了《中国的航天》的白皮书,其中,在我国未来发展目标中明确指出,将“开展以月球探测为主的深空探测的预先研究”。

绕月探测工程指挥体系中,孙家栋、栾恩杰、欧阳自远3人被誉为“黄金组合”,并称“三驾马车”。

栾恩杰,我国著名导弹控制技术专家和航天工程管理专家,中国工程院院士,国际宇航科学院院士,中国载人航天工程副总指挥,中国探月工程总指挥,他的职责是调动千军万马,组织队伍,取得每个战役的成功。欧阳自远,中国科学院院士,我国天体化学领域的开创者,月球科学应用首席科学家,主要负责科学目标的设定、技术要求以及得到探测数据后的研究。而作为总设计师的孙家栋则负责工程和技术的突破与实现。

“所有的技术难题都加在孙先生身上,他肩上的担子最重。”欧阳自远评价道。

欧阳自远说:“孙先生是一个善于把复杂问题简单化的‘高手’。我总是从科学的角度出发提出各种技术要求,希望我们的绕月能获取尽可能多的数据。但孙先生考虑更多的是如何去实现、去完成‘绕’的目标。孙先生常说,科学家往往把简单问题复杂化,而工程师就是要把复杂问题简单化,‘我是一个工程师,我的工作就是先要实现科学家的基本要求,然后再进一步拓展’。他善于抓住最主要的问题,并且敢于决断。比如说‘嫦娥’什么情况下发射。孙先生认为,安全就发,不安全就不能发,其他因素都不必考虑。因为不安全,什么目标都达不到。”

不仅如此,欧阳自远对孙家栋举重若轻、敢于决断、善于协调的能力十分敬佩,他认为,有这样能力和才干的人在科技界屈指可数——“孙先生从事航天科技工作几十年,经验极其丰富,对各个机构人员的能力也非常熟悉。像这种大工程,需要调动众多科学家、研究单位,会出现各种复杂的匹配和制约的问题,可无论多么难办的事,孙先生一出面,就协调得大家都满意。”

探月工程一期——“嫦娥一号”于200710月成功发射,准确进入预定环月工作轨道,开展了为期一年的科学探测工作。截至200810月,“嫦娥一号”卫星达到了“一年寿命”的技术要求,共获得1.37TB的有效科学数据。20081112日,国家国防科技工业局正式公布了依据“嫦娥一号”卫星拍摄的月球地形地貌数据制作的我国第一幅全月球影像图。至此,我国首次月球探测工程取得圆满成功,这也是中国走向深空探测的重要一步。

 

 

(本文发表于《科学世界》2010年第3期)


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