中新网11月2日电 题：为“嫦娥”铺路的人——记嫦娥一号卫星轨道设计师杨维廉

　　特约记者 成方

　　童年时，神话中美丽的嫦娥仙子，衣袂飘飘，飞向月宫的传说，总能让人充满遐想。2007年10月24日，承载着中华民族千年梦想的嫦娥一号卫星飞向太空，开始她的首次月球之旅。漫漫奔月路，38万多公里的行程，又是谁为她的芳香之旅铺就了一条满是鲜花的路？

　　他66岁了，从事卫星轨道设计40余年，在国际国内享有盛名，却没有总师的专业技术职称；

　　他担负着探月工程设计四大难题之一的轨道设计任务，却从来不加班；

　　他就是嫦娥一号卫星轨道设计师杨维廉——一个爱说爱笑爱思考的智慧老人。

　　数学奇才投身航天

　　1941年，杨维廉出生在浙江建德一个普通家庭，父亲是电信部门的职员，只有小学文化水平。母亲是个家庭妇女，她所认识的不多的几个字还是扫盲的时候杨维廉教的。后来由于父亲工作调动，杨维廉一家辗转来到了安徽巢湖。

　　童年的杨维廉是个爱唱歌的孩子，常常一边唱歌一边做数学题，生活得无忧无虑；童年的杨维廉也是个爱思考的孩子，有一回，妈妈让他去茶炉打开水，他一边走一边想问题，竟然提着两个水壶走到了厕所。

　　1958年，杨维廉以数学满分的成绩从安徽巢湖考入北京大学数学力学系数学专业，在校期间，这个充满灵气的年轻人以他对数学的执著热爱和刻苦钻研很快就成为班里的尖子生。1981年，当时已经在中国空间技术研究院工作的杨维廉得到了一次宝贵的公派留学的机会，来到美国斯坦福大学航空航天系深造。这段经历为杨维廉日后的工作打下了坚实的基础，也对杨维廉的成长产生了巨大的影响。在美国期间，杨维廉多次巧妙地解决数学难题，并在美国工程院院士J. V. Breakwell 指导下，论证了一种新的地球引力场“质聚模型”的可行性和有效性。 Breakwell 教授称赞这个研究结果是“解决了多年未解决的难题”。

　　学成归国前，Breakwell教授对杨维廉在美期间的工作给予了高度评价，一向自视甚高的Breakwell教授把杨维廉称作“比我还聪明的人”。

　　勇于创新出成果

　　2001年，杨维廉开始负责我国第一颗探月卫星“嫦娥一号”的飞行轨道设计。探月轨道的设计在我国是一个新课题，探测器在地月之间的飞行涉及三体问题，这个问题没有可用的分析解。所谓分析解就是有一个固定的公式，根据这个公式很快可以知道具体解。可是，三体问题没有这个分析解，不能直接通过解算得到答案，只能用不断的计算去尝试和预测这个解。杨维廉没有被困难吓倒，经过反复演算，在预研中，他终于找到了一种精确解算地月转移轨道的数值方法，正是这种方法对地月转移轨道分析与设计起了很大的作用。

　　月球引力场异常复杂，月球卫星轨道与地球卫星有很大的差异，过去我国对于太阳同步轨道卫星的研究又很多经验，但是月球卫星轨道研究还完全没有先例，需要开始全新的探索。杨维廉采用将涉动小参数的选择加以修改的创新做法，使得经典的轨道摄动理论仍可以有效地用来推导月球轨道的分析解，巧妙地解决了探月轨道设计中的一大难题。

　　冻结轨道偏心率是轨道控制的重要依据，可是之前我国在这方面也没有经验，于是杨维廉又对月球卫星冻结轨道进行了深入的研究，通过一系列复杂得推倒，终于验证了“如果用轨道平根数来表示，月球卫星冻结轨道也是理想的圆轨道”的猜想，发现了在极月轨道附近存在圆形的冻结轨道，这一研究对月球卫星轨道的选择具有十分重要的意义。

　　探月卫星发射时，要采用我国成熟可靠的长征三号甲运载火箭及东方红三号卫星平台。为了适应运载火箭要求，杨维廉创造性地采用调相轨道，在星箭分离后的超地球同步转移轨道与地月转移轨道之间，增加了包括三次近地点轨道机动的调相轨道段。调相轨道实际上是卫星在预定时间间隔内与转移轨道近地点实现交会的飞行轨道，而在轨道机动的条件下，设计调相轨道是探月卫星轨道设计中的又一个技术难点，但是，这对于杨维廉硬是通过大量的测算，在短时间内攻克了这个难关。

　　在杨维廉看来，只要有兴趣就有动力，只要有动力就不会有解决不了的难题。所以，在他所深爱的轨道设计领域，没有什么问题能难倒他。

　　乐此不疲搞研究

　　杨维廉总也忘不了在北大数学力学系读书的日子，说到那个时候，他的眼睛里闪着光，他说：“搞数学的人整天都在考虑问题，那时候全班解难题是一种风气，解不出来睡不着觉，难题解出来，那种高兴是没法用语言来描述的，常常有人因为一道难题解出来了，兴奋得半夜两三点敲别人床板”。

　　杨维廉说：“学数学的人想问题，有时候连着几天不睡觉，这是不奇怪的。因为你脑子里总是有问题，我跟我的学生讲，‘你脑子里要有问题，脑子里没有问题，你就完了’”。杨维廉经常失眠，每每睡到半夜醒来就再难入睡，用他自己的话说就是“脑子一直是挂着的”。

　　杨维廉说：“刚工作的时候，早上起来先跑步，早饭都不吃就去办公室看书，当时的想法就是要搞出一点东西，没其他想法，根本不去考虑钱啊什么的，我脑子里是有目标的。”

　　说来也奇怪，在接近两个小时的参访过程中，杨维廉基本上没说一个“难”字。我不由得问他：“您遇上过什么解决不了的难题吗？”杨维廉笑了，他说：“困难不是没有，但只要你肯钻研，你就不会觉得焦头烂额、束手无策。数学的思维方式是推理，首先第一步是要把它解算出来，正确性的表象不一定马上解释清楚，但问题一定能解决。”

　　善于思考作科研

　　整个嫦娥一号卫星的轨道设计初期就是由杨维廉一个人想出来的，现在虽然他的一个学生也加入进来，但是轨道的设计还是主要靠杨维廉自己。

　　杨维廉的工作方式非常特别，这是他在长期工作实践中养成的，也是学数学的人特有的。他常常一个人思考，而很少与别人讨论。他认为，轨道研究中，思考是非常重要的，不用讨论。数学上的东西，只要逻辑思维没问题就肯定没问题。他举例说：“这就像在学校里做一个习题，布置了这个题叫你做，你不一个人做还要几个人做？整个轨道计算出来，应该是什么样的轨道，这都是硬算出来的，因为它要有个模型来解，解出来就可以，在解的过程中没必要讨论。当然在实现的过程中还要跟踪卫星，这不是我一个人能解决的，但是计算上，我一个人就可以。轨道设计如果对误差有要求，那么你就告诉我，如果在实际中有理论中没有预想到的误差的话，我会分析出来，控制的精度一确定，问题就解决了。”

　　“只要我有兴趣，我就愿意去做”，这是杨维廉常说的一句话。1983年归国以后，有人看中杨维廉的突出英语能力，想把他留在办事处，但是杨维廉还是回到了衷爱的技术岗位上，尽管他从一开始就知道这是一条布满荆棘的艰辛之旅。

　　甘于奉献不求名

　　“杨维廉教授是我国航天系统知名的卫星轨道专家。从事航天事业近40年来，一直在科研第一线埋头苦干、潜心钻研，紧密结合工程实际对轨道的基本理论、方法及工程应用进行了较全面的研究，获得一系列有价值的成果，反映在已公开发表的60余篇论文中”。这段话是2005年《科学中国人》杂志对杨维廉的评价。

　　然而，因为种种原因，我国的卫星只为硬件设置分系统，而属于软件设计的轨道设计方面不设分系统，所以虽然从事卫星轨道设计几十年，在国际国内都享有盛名，但杨维廉却一直都没有总师这样的专业技术职称，一直是个普通的设计师。也因为这一点，开会的时候60多岁的杨维廉常常要和年轻人挤在一个标准间里。

　　2005年，杨维廉曾经申报过中国科学院院士，但是因为他工作的特殊性，他没有总师、副总师的头衔，也没有各种各样的奖励证书，最终没有评上。说到这件事，杨维廉眼中闪过一丝遗憾，但他更担心的是年轻人会因为搞卫星轨道设计没名没利而不愿意踏踏实实地去走技术道路。

　　谈话中，杨维廉不止一次地提到，现在有些年轻人不注意思考，他说：“这种浮躁的心态是搞科研的人万万要不得的。我的学生要想糊弄我可不容易，我要带学生，一定要看清他能不能做出一些东西，有一些结果，我对学生的要求是很高的。”

　　杨维廉对卫星研制过程中，科学与技术的结合部人才缺乏的现状，感到忧心忡忡，他说几年前他曾经想以研究室为单位组织一个讨论班形式的交流活动，让技术人员通过探讨取长补短，达到智慧的碰撞，尽管这个计划因为种种原因而没能实现，但杨维廉始终惦记着这件事。

　　信心满满待成功

　　谈话中，总有一种强烈的自信感染着我。曾经有人提出要请俄罗斯人复审验证他设计的探月卫星轨道，杨维廉自信地说“如果俄罗斯人算出来的结果和我算出来的不一样，那么不是我不对，而是他不对”。这话听起来有些“狂妄”，但是了解杨维廉的人都知道这绝对不是信口开河。

　　杨维廉说：“我的自信不是盲目自信，发射的时候我都很放心，心里很坦然，因为所有可能的情况我都预想过，有些人很怕，怕是因为心里没数，心里没底。我说我参加过的发射，心里都很坦然，因为所有可能的东西我都考虑过，哪些会有影响，会有什么影响。我说我可以保证绝对的把握，为什么？我讲理由，首先轨道的模型大家都一样，这个没有任何异议，其次这种模型我解算出来也绝对没有问题。当然我还检验过，STK是一个很好的卫星工具软件，我算出来结果完全可以和STK互证。我还把我算出来的结果代到美国那个权威的程序中去检验也没问题。理论根据和推理都是很清楚的，我没什么可担心的。”

　　当时有人说：“老杨，你就当是去俄罗斯玩一趟”，杨维廉说：“不行，我有很多问题要考虑，我已经解出来是正确的，而且我使用了旁证，而且我用美国另外一颗已经成功的星作了验证。”

　　杨维廉说探月卫星的轨道设计对他来说其实很容易，设计中的大量时间花在与测控和控制与推进分系统的协调上。通常是杨维廉迁就这些分系统的要求，不断地修改设计方案。“如果由我选择，我有很多条轨道可以选，但是还要满足测控的要求，我从理论上算出来，要控制多少很简单，但是还要根据控制精度要求，在根据测控反过来在调整。有时要求比较苛刻，拿嫦娥一号卫星的轨道来说吧，以前没有哪颗星需要变轨多达三次，而且研制月球轨道使还需要把以前的很多颗星的研制都结合起来。去满足各种各样的要求，虽然也不是特别难，但因为我的设计受到很多约束，从这个意义上讲呢，我的难度很大，水平很高。”说到这里，这位66岁的设计师很开心地笑了起来。