雙星定位 航天專家陳芳允為北斗奠基

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  研發「兩彈一星」(核彈、導彈和人造衛星)的功勳科學家中,陳芳允的知名度不算高,但他卻是中國衛星測控技術的開創者,更是北斗衛星系統的創造者。在中國航天領域,陳芳允3字絕對是無人不識。

留學英倫 陳芳允帶着一腔熱血回國 

  中國航天專家陳芳允1916年出生在浙江台州,自小接受良好教育。他的父親陳立信畢業於著名的保定軍官學校,在軍隊任職時因為對國家前途失望,便辭官回故里。父親常向陳芳允說:「一定要好好學習。我希望你將來不要做大官,要做大事,要在社會上建立自己的業績。」這話對陳芳允影響很深。

陳芳允學無線電出身,留學時曾參與英國第一套海洋雷達的研製。(網上圖片)

  18歲時,陳芳允以優異成績考入清華大學機械系,但很快決定改學物理,並於全面抗戰後轉入西南聯合大學。他畢業後先留校在無線電研究所任助教,再在1945年赴英國的AC Cossor無線電研究室工作,直到1948年才帶着一流電子工程造詣和一腔熱血回到祖國。當然,這時中國航天事業還是一片空白。

  新中國成立,陳芳允很快被委以重任,籌建中國科學院電子學研究所。1964年,他領導的技術人員研製出中國第一代機載單脈沖雷達,該款雷達後來大量裝備在戰機上,大大加強解放軍的空戰實力。

 陳芳允測控方案 助東方紅一號上天 

  在這時候,中國開始研發更具戰略性的「兩彈一星」,陳芳允1965年被委任為人造衛星跟蹤測量系統技術負責人。這是一個全新的技術領域,國內沒有任何經驗可參考,但陳芳允仍很快就拿出方案,就是以多普勒雷達測量為主,並在衛星入軌點附近的地面觀測站設置雷達和光學設備,以作雙重保證。1970年「東方紅一號」衛星發射升空,地面觀察系統很快捕捉到目標,並持續跟蹤、測量和計算,陳芳允的方案完全成功。

「東方紅一號」衛星1970年4月24日升空,陳芳允提出的測控方案成功。(網上圖片)

  隨着中國航天事業發展,陳芳允此後開始對通信衛星測控系統進行研究。他參考美國阿波羅登月飛船所研發出的「微波統一測控系統」,很成為支持中國通信衛星上天的主要設備。該系統合併了衛星各種測控功能,大幅節省衛星載荷的體積和重量。

  另一方面,上世紀80年代,美蘇兩國都投入大量資金研發衛星定位導航系統,也就是GPS和GLONASS,正在改革開放之初的中國,雖然有這個需要,卻沒有這財力。為此,陳芳允就憑籍中國剛掌握的地球同步衛星技術,在1983年提出一個極具創造性、打破傳統的科學設想——「雙星定位」。 

驗證定位系統 陳芳允奔波全國 

   要計算地球任何一點的三維坐標,GPS需要最少4顆衛星,但「雙星定位」把地球中心視為一顆虛擬衛星,加上計算兩顆地球同步通信衛星與接收者之間距離,再通過巧妙計算,就可以實現一定區域內的快速定位,並能以最少衛星、最低投入、最短周期,建成中國的衛星導航系統。

  為了驗證,已年過六旬的陳芳允,還親自帶領團隊到新疆、廣西和北京等地測控站,利用凌晨零時至2時之間的衛星空餘時段進行試驗。

「北斗一號」以陳芳允的「雙星定位」為基礎,用最低成本建成中國人自己的區域定位系統。(網上圖片)

  1989年,世界首次雙星定位演示成功,這方案後來成為了北斗衛星導航系統的基礎。2000年10月和12月,中國發射「北斗一號」的兩顆衛星,實現區域導航功能;中國也成為繼美、蘇(俄)後,第三個擁有自主衛星導航系統的國家。

  可惜的是,作為北斗系統的創造者,陳芳允在2000年4月29日,也就是「北斗一號」上天前大約半年病逝,未能看到這激動人心的時刻。

  此外,陳芳允除了一生為中國衛星事業作貢獻外,也關心中國其他科技領域發展。1983年,他和王大珩、王淦昌、楊嘉墀聯名建議中國應全面追蹤世界高科技的發展,並制定發展高科技計劃,受鄧小平重視,促成了「863計劃」,對中國有科技發展有深遠影響。

  陳芳允寫過一首詩:「人生路必曲,仍須立我志。竭誠為國興,努力不為私。」這正好總結他的人生。

  延伸閱讀:陳芳允:不穿拉鍊衣服的院士

中國航天專家陳芳允參與倡議的「863計劃」,改變了中國科學發展路向,影響深遠。圖為提出該計劃的四位科學家王大珩(左起)、王淦昌、杨嘉墀和陈芳允。(網上圖片)

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