屠善澄,1923年8月12日出生于嘉興,著名自動控制技術(shù)專家。長期從事導(dǎo)彈、衛(wèi)星、載人飛船控制系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)工作,是我國人造衛(wèi)星工程的開拓者和載人航天事業(yè)的倡導(dǎo)者之一,中國自動化學(xué)會的創(chuàng)建人之一。國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(“863”計(jì)劃)航天技術(shù)領(lǐng)域?qū)<椅瘑T會首席科學(xué)家、顧問。曾擔(dān)任“東方紅二號”試驗(yàn)通信衛(wèi)星控制系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師,為“東方紅二號”的研制和順利發(fā)射做出了突出貢獻(xiàn)。1985年獲得國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng),1987年當(dāng)選為國際宇航科學(xué)院院士,1994年當(dāng)選為首批中國工程院院士。
暮春的北京,陽光帶著暖意,偶爾有風(fēng)吹過,清爽得很。
穿過中國空間研究院大院,便是屠善澄院士居住的專家樓。
這位90多歲的老人,身材高挑,滿頭銀發(fā),容光煥發(fā),文質(zhì)彬彬。他架著一副眼鏡,眼鏡背后是老科學(xué)家的睿智和真誠。
比屠老小三歲的夫人桂湘云,一起接受了我們的采訪。屠老聽不清時(shí),她幫著解釋,補(bǔ)充說明。這對攜手走過超出一個(gè)甲子的夫妻,偶爾玩笑著,爭論著。此時(shí)的屠善澄,像個(gè)孩子,有些調(diào)皮,有些可愛。
情系航天
流光歲月,回首往昔。對屠善澄來說,1958年是個(gè)特殊的年份。
1957年10月,蘇聯(lián)成功發(fā)射人類第一顆人造地球衛(wèi)星。之后的1958年5月,中國共產(chǎn)黨第八次全國代表大會第二次會議上,毛澤東主席一句“我們也要搞人造衛(wèi)星”,令全國興起衛(wèi)星熱。
隨即,中科院組織科技力量投入衛(wèi)星研究。
當(dāng)年11月,在中科院自動化研究所工作的屠善澄接受了新任務(wù)——研究、探索人造地球衛(wèi)星的控制問題。
在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上,屠善澄編寫了《關(guān)于人造地球衛(wèi)星的控制問題》報(bào)告,提出我國人造地球衛(wèi)星的控制可采用自旋穩(wěn)定的方式,配合噴氣或磁控作姿態(tài)調(diào)整,為后來我國人造地球衛(wèi)星控制系統(tǒng)提供了有價(jià)值的參考和技術(shù)依據(jù)。
從此,人造衛(wèi)星便伴隨了屠善澄的大半生。
即使在“文革”之中,屠善澄的研究工作也未停滯過。憶起那段特殊時(shí)期,屠老說,1968年到1984年的十幾年間,是他科研生涯中最重要、最具實(shí)質(zhì)性內(nèi)容的階段。
自1958年起的10年里,中國對人造衛(wèi)星的態(tài)度,由狂熱逐漸恢復(fù)理性。經(jīng)過調(diào)整,1968年,我國衛(wèi)星研制任務(wù)終于明確,機(jī)構(gòu)組織初步建立,內(nèi)外各方面的協(xié)作配合基本實(shí)現(xiàn)了暢通。也正是從這一年開始,屠善澄投入到了“曙光號”載人飛船控制系統(tǒng)的預(yù)先研究工作之中(上世紀(jì)60年代末,我國開始首次研制載人飛船,命名為曙光號,取得了不少研究成果)。
1970年4月,我國成功發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號”。不久,屠善澄開始了我國第一顆地球同步靜止軌道衛(wèi)星——“東方紅二號”試驗(yàn)通信衛(wèi)星的控制系統(tǒng)研制工作。
“東方紅二號”是我國第一顆長壽命同步軌道(高軌道)通信衛(wèi)星,其控制分系統(tǒng)是衛(wèi)星的關(guān)鍵系統(tǒng),屠善澄是控制系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師,負(fù)責(zé)主持系統(tǒng)的方案選擇、方案設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)研制及飛行試驗(yàn)過程。
控制技術(shù),難度很大。屠善澄確定了姿態(tài)測定及控制方案,采用在實(shí)際飛行中的不同時(shí)段利用不同測量數(shù)據(jù)遞推式擴(kuò)展的“卡爾曼濾波法”,確保在短時(shí)間內(nèi)獲得較精確的姿態(tài)測定值,使衛(wèi)星較快地實(shí)現(xiàn)機(jī)動變軌。消旋軸承是“東方紅二號”衛(wèi)星上的關(guān)鍵部件,屠善澄組織、設(shè)計(jì)的40套空間潤滑系統(tǒng),模擬在高真空條件下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)10年以上,獲得了軸承的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),使我國在空間潤滑方面的研究順利起步。
在解決“東方紅二號”控制系統(tǒng)重大技術(shù)問題過程中,屠善澄都起到了關(guān)鍵作用,尤其是在試驗(yàn)通信衛(wèi)星發(fā)射后兩度遇到緊急情況之時(shí)。
1984年1月29日,第一顆“東方紅二號”試驗(yàn)通信衛(wèi)星發(fā)射。然而,因運(yùn)載火箭故障,衛(wèi)星并未能進(jìn)入預(yù)定軌道?!皷|方紅二號”是一顆高軌道衛(wèi)星,發(fā)射之后,距離地表應(yīng)為接近3.6萬公里,但故障使然,星地距離僅有數(shù)百公里。不僅如此,衛(wèi)星姿態(tài)測量儀數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常飽和,姿態(tài)確定軟件也無法正常工作。
作為控制系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師,屠善澄立即組織力量編制了專用軟件,向衛(wèi)星發(fā)出指令,抬高了衛(wèi)星軌道,使衛(wèi)星遠(yuǎn)地點(diǎn)發(fā)動機(jī)點(diǎn)火。這是我國首次進(jìn)行“東方紅二號”試驗(yàn),并使衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)電視信號成為可能。
數(shù)個(gè)月后的4月8日,第二顆“東方紅二號”試驗(yàn)通信衛(wèi)星順利完成發(fā)射。但是,位于高空的衛(wèi)星隨后出現(xiàn)了狀況:因蓄電池持續(xù)對衛(wèi)星充電,致使星體出現(xiàn)了“過充”發(fā)熱。
為了避免衛(wèi)星受損,屠善澄所在的控制系統(tǒng)小組對衛(wèi)星作了多次超出規(guī)定工作狀況的姿態(tài)調(diào)整,改變了太陽光照與衛(wèi)星的相對幾何關(guān)系。經(jīng)過8天的努力,4月16日,衛(wèi)星降溫,狀態(tài)恢復(fù)正常,定點(diǎn)于東經(jīng)125度的赤道上空。這顆衛(wèi)星隨后連續(xù)工作超過四年,超出了原先僅三年的設(shè)計(jì)壽命。
1985年,《試驗(yàn)通信衛(wèi)星及微波測控系統(tǒng)》獲國家級科技進(jìn)步特等獎(jiǎng),屠善澄是控制系統(tǒng)方面唯一的獲獎(jiǎng)?wù)摺?nbsp;
1986年3月,王大珩、王淦昌、楊嘉墀、陳芳允等四位著名科學(xué)家向中共中央建議:組織專家對中國高新技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略進(jìn)行論證。同年11月,中共中央政治局?jǐn)U大會議和國務(wù)院常務(wù)會議批準(zhǔn)實(shí)施《中國高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃綱要》,這就是“863計(jì)劃”。屠善澄被調(diào)去參與高科技發(fā)展規(guī)劃的論證工作,1987年2月,他被任命為“863計(jì)劃”航天技術(shù)領(lǐng)域?qū)<椅瘑T會首席科學(xué)家。
屠善澄主持“863計(jì)劃”航天技術(shù)領(lǐng)域的研究論證工作后,起草了《國外載人航天的發(fā)展道路和趨向》《我國航天事業(yè)發(fā)展的新階段》等論證報(bào)告。在討論研究中國航天技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展戰(zhàn)略和總體發(fā)展藍(lán)圖時(shí),屠善澄根據(jù)調(diào)查研究,提出載人航天分準(zhǔn)備階段、初期試驗(yàn)與配套階段、各應(yīng)用試驗(yàn)與開發(fā)階段的“三步走”戰(zhàn)略設(shè)想。
“兩彈一星”元?jiǎng)讞罴诬u價(jià)屠善澄道:“最后定下來的這個(gè)飛船方案,當(dāng)然不是他(屠善澄)一個(gè)人定的。但是他作為專家委員會的首席科學(xué)家,最后拍板,功不可沒?!?nbsp;
艱辛求學(xué)
屠善澄出生于秀洲區(qū)新塍鎮(zhèn)一個(gè)地主家庭。他的父親曾考入復(fù)旦大學(xué),但因祖父思想守舊,父親只在復(fù)旦讀了半個(gè)學(xué)期就被迫放棄了學(xué)業(yè)?!拔腋赣H每次講起來,都要掉眼淚。”錯(cuò)過了大學(xué)深造的巨大遺憾,讓屠善澄的父親心中早早地萌生了一個(gè)強(qiáng)烈愿望:要讓自己的每個(gè)孩子都上大學(xué)!
1937年,抗戰(zhàn)全面爆發(fā)。年底,嘉興淪陷。當(dāng)時(shí),屠善澄正在浙江省立嘉興中學(xué)(嘉興一中前身)讀初二。次年春,屠善澄和家人逃難到上海租界,在這里度過了近10年的動蕩歲月。
躲避戰(zhàn)亂來到上海之后的第一個(gè)夏天,屠善澄考入了江蘇省立上海中學(xué)高中理科班。之前,他在嘉興只讀了兩年初中,又因戰(zhàn)亂失學(xué)一年,他起初跟不上進(jìn)度,尤其是英語。
“嘉興離上海雖近,但好多東西都是土頭土腦的。我能從嘉興順利跨進(jìn)上海學(xué)校的門檻,多虧姚志英老師,這是我終生難忘的。”屠善澄說,起初,姚老師曾勸他先退級回初三,但他不甘心,表示希望老師能指點(diǎn)自己。姚志英老師看這個(gè)學(xué)生挺有志氣,就給屠善澄傳授了一套自學(xué)方法?!拔覇査何疫€有希望嗎?他說,每個(gè)人都有希望。”
幾個(gè)月后,屠善澄不僅跟上了學(xué)習(xí)進(jìn)度,還在上海英文作文競賽中獲得了全市第一名。
1941年,屠善澄考入交通大學(xué)電機(jī)工程系。是年底,太平洋戰(zhàn)爭爆發(fā),日軍占領(lǐng)上海租界。不久,“汪偽政府”接管了交通大學(xué)(上海本部)。
“我在上海念書的時(shí)候,給自己一條‘鐵杠’:汪精衛(wèi)的學(xué)校,我決不念!”交大陷落“汪偽”之手后,屠善澄只能另外再找大學(xué)念。1942年夏,屠善澄離開交大,轉(zhuǎn)入私立大同大學(xué)電機(jī)工程系。他說:“大同大學(xué)的老師,至少百分之七八十是原來的交大老師。他們不愿在汪偽政府的學(xué)校教書,就到了大同大學(xué),不少學(xué)生也跟著跑到了‘大同’?!?nbsp;
1946年夏,屠善澄回到交大電機(jī)工程系任助教,直至1948年1月赴美留學(xué)。
那一年,并沒有公費(fèi)留學(xué)項(xiàng)目,屠善澄留學(xué)是私費(fèi)公派。資格考試前,外祖父曾提出幫他寫封信給時(shí)任國民政府教育部長的朱家驊,但屠善澄并不同意。最終,他考了全國第一。
進(jìn)入康奈爾大學(xué),屠善澄讀的是直博,且仍然選擇了電力為主專業(yè),以自動控制和應(yīng)用數(shù)學(xué)為副專業(yè)。1949年夏,他在美國尼亞加拉-莫霍克電力公司的電網(wǎng)繼電保護(hù)部做暑假工,接觸了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題。從此,他對電力系統(tǒng)和復(fù)雜大系統(tǒng)的動力學(xué)分析及其控制問題產(chǎn)生了濃厚興趣。此后,這成為他終身研究的專業(yè)。
在康奈爾,屠善澄不僅找到了自己熱愛的事業(yè),也遇到了自己的終身伴侶——出生于湖南的湖北姑娘桂湘云,一個(gè)書香門第的大家閨秀,也是他留美期間數(shù)學(xué)系的學(xué)妹。
歸國奉獻(xiàn)
屠善澄的小兒子叫“懷祖”。懷祖出生時(shí),屠善澄和夫人還在美國,正在為回國做準(zhǔn)備。“懷祖,意思就是懷念祖國。為什么要回國?我一直想回國,沒有什么道理,如果要唱高調(diào),那就是愛國吧……”
當(dāng)年,大洋彼岸新中國成立的消息傳來,屠善澄非常激動,他首先想到的就是要盡早回國。但是,那時(shí),他們的第一個(gè)孩子“康果”剛剛出生,得再等一兩年。此期間,發(fā)生了一件事:1951年9月,21名中國留美學(xué)生準(zhǔn)備返回祖國,在檀香山,其中學(xué)習(xí)理工和醫(yī)學(xué)的9名留學(xué)生被禁止歸國、強(qiáng)迫留美?!爱?dāng)時(shí),美國政府不準(zhǔn)學(xué)理工農(nóng)醫(yī)等技術(shù)專業(yè)的學(xué)生回國為建設(shè)社會主義出力?!?nbsp;
類似事件,最有名的是錢學(xué)森被扣留。1955年,錢學(xué)森輾轉(zhuǎn)回國后,屠善澄接到了通知,說可以想辦法回國,如有困難,可找印度大使館。
1956年,屠善澄放棄了康奈爾大學(xué)的高薪,和夫人桂湘云帶著6歲的康果和1歲的懷祖,經(jīng)香港轉(zhuǎn)道回到祖國?;貒鴷r(shí),上海交通大學(xué)專門派人到廣州去接他,非常隆重。
隨即,上海交通大學(xué)、武漢大學(xué)及華中工學(xué)院都邀請屠善澄和夫人去任教——按屠善澄最早的打算,正是回國后繼續(xù)任教于高校。
不過,當(dāng)時(shí),我國中央政府剛開完科學(xué)規(guī)劃會議,非常重視科學(xué)發(fā)展,確立了計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體、自動化和無線電四大緊急學(xué)科。在這個(gè)背景下,中科院成立了自動化研究所。屠善澄回國時(shí),研究所正處于籌備期,由于他學(xué)的是自動控制專業(yè),留美時(shí)的導(dǎo)師也是美國著名專家,所以,甫一回國,就進(jìn)入了組織的視野,國防科工委指名請他去中科院自動化研究所。
加入自動化研究所之初的兩年,屠善澄參與了電子模擬計(jì)算機(jī)研制和長江三峽水利樞紐自動化兩個(gè)課題,并擔(dān)任了負(fù)責(zé)人。研制模擬計(jì)算機(jī),是屠善澄歸國后做的第一個(gè)重要課題。做自動化技術(shù),離開模擬計(jì)算機(jī)很難搞,但當(dāng)時(shí),國內(nèi)買不到比較好的模擬計(jì)算機(jī),如果到蘇聯(lián)訂貨,兩三年內(nèi)是拿不到貨的。1956年9月起,屠善澄帶領(lǐng)科技人員,先后研制出MZ-2和MZ-4模擬計(jì)算機(jī),為后來多種電子模擬計(jì)算機(jī)包括J331型巨型機(jī)的研制奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
從事衛(wèi)星控制研究后的1961年至1966年,屠善澄還曾參與了“紅外尋的”制導(dǎo)導(dǎo)彈控制系統(tǒng)的研制工作。他對導(dǎo)引頭調(diào)制盤作出最佳的設(shè)計(jì),并開展了對空目標(biāo)各方向輻射特性的測試工作,研制出能探測典型空中目標(biāo)(轟炸機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)等)各個(gè)部位、各種飛行姿態(tài)下目標(biāo)輻射特性的紅外輻射物特性測試儀,并在空軍基地順利完成典型目標(biāo)輻射特性及空間背景輻射特性的測試,這在當(dāng)時(shí)為國內(nèi)首創(chuàng),為后來研制肩射式超低空防空導(dǎo)彈提供了依據(jù)。
在仿真試驗(yàn)方面,屠善澄和科研人員研制了能真實(shí)反映導(dǎo)引過程中目標(biāo)成像的地面目標(biāo)模擬器以及舵機(jī)加載模擬器,并在對全系統(tǒng)過程分析的基礎(chǔ)上,建立了“整個(gè)制導(dǎo)過程中,導(dǎo)彈與目標(biāo)的相對運(yùn)動、目標(biāo)在導(dǎo)彈導(dǎo)引頭上的成像特性,作用于導(dǎo)彈舵機(jī)上的氣動力矩加載特性”的半物理仿真系統(tǒng),并與J331電子模擬機(jī)組合,進(jìn)行了全控制系統(tǒng)的閉路仿真試驗(yàn)。
在之后的肩射式超低空地空導(dǎo)彈型號研制中,他任副總設(shè)計(jì)師,負(fù)責(zé)制導(dǎo)及控制系統(tǒng)的研制,設(shè)計(jì)研制了導(dǎo)引頭。1966年的兩次飛行試驗(yàn)顯示,其設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期效果。
1957年,中國自動化學(xué)會籌備委員會第一次全體會議,推選了九人常委會,錢學(xué)森是主任委員,屠善澄是秘書。自1961年中國自動化學(xué)會成立起,他連續(xù)擔(dān)任兩屆理事會秘書長、常務(wù)理事。
1958年3月,國際自動控制聯(lián)合會(IFAC)籌委會會議在瑞士舉行,屠善澄代表錢學(xué)森出席。他還作為中國自動化學(xué)會代表團(tuán)成員出席了IFAC世界大會,被推選為理論專業(yè)委員會委員。此后很長時(shí)間內(nèi),他負(fù)責(zé)處理了大多數(shù)中國自動化學(xué)會與IFAC的聯(lián)絡(luò)工作和相關(guān)事務(wù)。
1988年1月之后,屠善澄任中國空間技術(shù)研究院科技委主任、國防科工委科技委兼職副主任。他多次主持、參與了自動控制工程技術(shù)重大問題的討論和決定,是中國工程院院士、國際宇航科學(xué)院院士、國際自動控制聯(lián)合會(IFAC)理論專業(yè)委員會和空間專業(yè)委員會委員。
屠善澄還長期擔(dān)任中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)兼職教授,是國內(nèi)首批博士生導(dǎo)師,深得學(xué)生愛戴。
1990年起,屠善澄享受政府特殊津貼;1991年被航空航天部授予“有突出貢獻(xiàn)的老專家”;1997年,獲何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)。
科學(xué)更需要認(rèn)真
對話
科學(xué)更需要認(rèn)真
記者:您在專業(yè)上最引以為豪的成就是不是“東方紅二號”?
屠善澄:不一定。從專業(yè)的角度講,中國搞空間控制,我是最初的科技人員之一。其中,我?guī)熜株懺?,他是自動控制和航天工程專家,資格比我老,但我做的具體工作比較多一些。
記者:您專業(yè)領(lǐng)域的能力是怎么培養(yǎng)的?
屠