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叶培建,1980年赴瑞士留学,1985年获纳沙太尔大学科学博士学位。现任中国空间技术研究院研究员。“嫦娥工程”月球探测卫星总设计师、总指挥。
神舟六号载人飞船飞行成功后,世界的目光又一次聚焦东方。一次次的成功,把默默奉献的中国航天人从幕后推到了公众的面前。中国航天的下一步——探月工程更成了人们关注的焦点,作为嫦娥工程月球探测卫星的总设计师、总指挥,中国科学院院士叶培建带领的航天人已完成月球探测卫星的方案设计,关键技术攻关已经有了突破,初样工作也已结束。在可以预测的最近几年,中国嫦娥奔月的神话必将成为现实。
1945年1月,叶培建出生于长江之滨的著名银杏之乡——江苏省泰兴县(现为泰兴市)。高中毕业时,叶培建的各科成绩都很优秀。在填写大学志愿的时候,父亲对他说:我们的祖国正处于建设时期,正需要大量优秀的理工科人才,你应该立志报效祖国。当时他自己也向往飞机研制这样的专业,因此,他接受了军人出身的父亲的建议,分别填报了北京航空航天大学、南京航空航天大学。然而,到最后,却意外地接到浙江大学的录取通知书。
1968年,叶培建大学毕业后被分配到了当时的航天部529厂(卫星总装厂)任技术员。1978年,全国恢复研究生考试。因为早年打下了扎实的基础,叶培建一年三考,全部中榜。一考是中国计量科学研究院的研究生,但由于当时航天部不主张本系统人员出系统学习而放弃。二考航天部502所鲍百容先生的研究生,也顺利过关。
天资聪颖的叶培建同时考中的还有出国留学研究生。他当时考的是英语,杨家墀先生等老前辈考虑到当时中美之间在航天领域的技术差距较大,建议他去欧洲学习。1980年7月,
叶培建便远赴瑞士纳沙太尔(Neuchatel)大学理学院微技术研究所留学深造,师从彼兰德尼(F.Pellandini)教授。
叶培建是一个真正做学问的人!他的认真与执着,给同学们留下了很深的印象。瑞士一家报纸曾做过叶培建的专访,报道中说:他从不去酒吧,偶尔打打乒乓球。他说他不喜欢酒吧的气氛,也不太看电影,他把周末的时间都用于看书和工作。当记者问他:你为何需要这样下工夫努力地学习呢?
叶培建说:中国从那么多人中选派我出来学习,我们的祖国已经为我付出了很多,我知道肩上的担子有多重,我应该努力,以后要为国家做些事情。
1985年8月,叶培建获得了纳沙太尔大学的科学博士学位。刚刚完成学业的他,毅然回国。回想在海外留学的情形,叶培建感慨万千,他说:那五年的学习,让我充分体会到了瑞士人严谨的治学、工作态度;高尚的敬业精神;做事只有行和不行,没有差不多的信条。
回国后,叶培建马上参与了红外热轴探测系统的开发工作,为铁路运输系统提供现代化的设备,这在当时是一个开创性的科技项目。在这一个项目中,他确定了轴承滚动和滑动的模式区别方法,并且编写出软件。当时的研究条件很差,他和技术人员一起背着各种仪器搭乘火车,在晋煤外运的线路上,一站一站地采集数据,修正模型。没有信息网络,就利用铁路电话线传输数据构成系统。后来这一个项目为我国铁路运输业的长足发展做出了重大贡献,成为502所的拳头产品,创造了可喜的经济效益。1989年,HBDS-1型第二代车辆热轴探测系统获得了部级科学技术进步一等奖。
叶培建还是我国卫星应用领域里第一个吃螃蟹的人。他利用卫星做股票交易,也取得了显著的市场经济效益和良好的社会效益。
深圳证券交易所曾以40万元的年薪聘请叶培建,却被他婉言谢绝。中国空间技术探讨研究院原常务副院长李祖洪经常对年轻人说:你们这叶总啊,如果不是为了让卫星上天,早就是腰缠万贯的百万富翁了。当时,面对才2000多元的月收入和年薪40多万的巨大差距,他真的做到了心如止水,平静如常。
1992年,叶培建在闵桂荣院士和有关领导的关心下,从主管计算机的工作转移到参与卫星型号研制。从那时起,他便转移到空间技术研究的主战场。
1992年后,叶培建担任 中国资源二号卫星的副总设计师,1996年担纲总设计师兼总指挥一职。
叶培建面临的是一颗全新的、高水平的传输型对地遥感卫星。这颗卫星的技术起点高,研制难度大,用航天科技集团公司马兴瑞副总经理的话说,在我国已有的卫星中,这颗星是:最大最重的星,具有最高的分辨率,最大的存储量,最大的传输速率,最高的姿态精度,长久的寿命。
中国资源二号卫星对国土普查、资源探测、环境调查等国民经济诸多领域有着非常大的推动力,是一颗应用场景范围很广的智多星。在我国的卫星研制生产史上,它是第一个与用户签定研制生产合同的卫星,这在某种程度上预示着我国的卫星制造业向市场经济的进一步转轨。这颗星还第一次实现了星地一体化设计,这在某种程度上预示着,在卫星研制中不仅要对星体本身的技术负责,还要对地面应用系统的集成技术负责。
重担在肩,诸多挑战似乎压得叶培建有点喘不过气来。研制过程中的失败和别的问题接连不断,常常弄得他心力交瘁,他甚至想到了要打退堂鼓。每当这样一个时间段,他就自己鼓励自己:一百里的路走了九十九里了,成功就在眼前,一定要坚持到底,我能做得很好的!
2000年9月,中国资源二号01卫星发射圆满成功,很好地完成了中国资源二号卫星系列的研制、发射和运行任务。2003年,该星被授予国家科学技术进步一等奖。
2004年发射03星。由于当年的航天发射任务繁重,资源二号卫星发射队将发射准备流程从63天压缩到了49天。为了不留任何隐患,发射队开展了严格的质量复查工作,共查出两个技术问题和四个管理问题。
在卫星第二阶段测试中,卫星发射队发现数传信道一路中的一个设备输出杂波增大,指标比在北京测试时有所下降。
很快,承制单位查清了问题的原因,是由于设备中一块电源板的接地不好而造成的。为了不耽误进度,确保卫星按期发射,北京的专家和远在西安的承制单位通过视频会议共商对策,最后确定从卫星总装厂急调技术能手,前往发射场抢修,终于在预定时间内安装测试完毕。
中国资源二号卫星由01星、02星、03星三颗卫星构成,成共轨、同面、相差120度组网,实现了三星高照。
01星在2000年9月1日发射,在轨运作状况一直良好,02星在2002年10月27日成功发射。三星组网在快速缩短卫星对地观测重复周期,进一步提升时间分辨率和系统可靠运行的同时,创下了我国不同时间,发射同一型号的三颗卫星辉映太空的记录。三星成功组网,标志着我国太阳同步轨道卫星研制技术取得了重大突破,在卫星长寿命、高可靠性研制上积累了经验。三星组网的轨道控制相位漂移与位置保持控制措施,也为后续型号卫星组网提供了成功的经验。
在中国航天科技集团公司众多的宇航产品中,中国资源二号卫星被称为精品卫星。
1958年8月17日,美国发射的第一颗月球探测器先驱者0号,迈出了人类探测月球的步伐。48年后的今天,我国首次月球探测计划嫦娥工程郑重进入实施阶段,这将成为继美国、俄罗斯、日本、欧洲之后第五个月球探测计划。
月球探测的意义在于:第一,可以加深对月球及宇宙的了解;第二,实现这个工程后可获得很多科学成果、工程成果,为将来的深空探测奠定基础;第三,培养和积累人才,我国目前的航天还处在应用卫星和载人航天阶段,对深空探测还没有实践,通过这一个工程可以造就一批青年人才,他们是将来我国深空探测的骨干队伍;第四,在这个工程的实施过程中,我们将积累很多新东西,研究新型火箭、新建发射场、新建测控系统等;第五,继应用卫星、载人航天两大领域之后,深空探测成为中国航天技术发展的必然选择,我国的深空探测第一步将从探月开始。适时开展月球探测,有利于在外空事务和开发月球中维护国家权益,促进高新技术的发展和基础前沿学科的创新,从而进一步提升综合国力。
将月球探测作为深空探测的第一步,道理很简单,因为月球是离地球最近的一颗星体,从月球上能够获得许多人类对宇宙的认识,同时还可以从月球上走得更远。美国空间新政策的重点就是重返月球,再从月球走向火星和更遥远的地方。所以,首先要将家门口的事情搞清楚。
叶培建说,我国的月球探测起步晚,但起点不低,中国第一颗绕月卫星将主要是依靠自己的力量来研制和发射;我国目前的绕月卫星的技术水平与国际水平相比还有差距,但迈出这第一步对国家来说相当重要。
世界各国在航天领域的竞争,实质就是对太空资源的争夺,我国要想在世界大家庭中保持持久的竞争力,就必须发展具有中国特色的航天事业!叶培建说:太空,具有独特的高位置资源、空间环境资源、空间物质资源、空间信息资源,因此,当今世界对航天事业都很看重。谈起航天领域的发展,叶培建坦言,目前,美国和俄罗斯是第一集团,在竞争中处于有利的地位。我国处在第二集团,第二集团各国各有所长,但绝不能掉以轻心,因为这样的领域竞争很激烈,技术发展很快,稍有不慎就会被其他几个国家抛在后面!而且绕月卫星与过去所做的地球卫星有很大的不同。
叶培建说,我国过去的卫星都是在地球轨道上运行,现在这个卫星要到月球轨道上运行,过去是对地,现在是对月,这就是根本的不同,因此就会带来以下问题:首先,过去的卫星与地面的距离最远没有超过8万公里,而绕月卫星离地面的距离是38万公里,这38万公里怎么走?既不能碰着月球,也不能飞过去,因此轨道设计和控制是一个新问题;第二,卫星对地球观察是两体定向,即太阳帆板对太阳定向,观察设备和测控通讯设备定向地球观察和传输信息,但绕月卫星是三体定向,太阳帆板对太阳,观察设备对月球,测控和通讯设备对地球,三体定向问题就复杂多了;第三是测控问题,38万公里的探测带来卫星天线怎么设计、地面站怎么设计等问题;第四个问题更复杂,由于卫星绕着月球转、月球绕着地球转、地球带着月球和月球旁的卫星绕着太阳转,相对关系很复杂,因此导致绕月卫星的外热流变化巨大,而我们只可以给绕月卫星穿一件衣服,不能换,这件衣服要做到热的时候不热,冷的时候不冷,这也是个难题。
目前,我国已经具备了开展月球探测的门槛和能力,并确定了月球探测的三个阶段:绕月探测、月球软着陆探测与月面巡视勘察、月面勘察与取样返回。
叶培建介绍说,嫦娥工程有自己的科学目标和工程目标。我们的科学目标有两大特点,一是科学目标中的不少项目别人已经做过,我们做就要有新的发现,能够对原来的结果加以补充和完善;二是还有的项目是别人没有做过的,这是我们的创新之处。从工程目标上讲,我国起步晚,但起点较高,事隔几十年后我国发射了第一艘载人飞船,但我们的水平绝不是国外几十年前的水平。
叶建培强调说:作为我国航天活动的第三个里程碑和深空探测的第一步,月球探测中我们只探月,不登月;第二,月球探测的所有科学目标我们只可以说尽可能实现,话不能说得太满。
作为绕月卫星的总设计师和总指挥,叶培建对目前在栾恩杰总指挥、孙家栋总设计师的领导下的工程进展、研究队伍等都很满意。他所担心的是,公众对航天的风险性和艰苦性认识不足,对工程的期望值太高。
叶培建说,我们的祖国深空探测还有许多艰苦的路要走,要有成功的决心,要做百分之百的努力,但也要有受挫折的准备,不能成功了就一片赞扬,受挫折了就一片责怪,失败时更需要得到公众的体谅,并且支持这支队伍继续走下去,这样的一个民族才是很成熟的民族。
叶培建,1967年毕业于浙江大学无线年获博士学位后当年回国,就职于中国空间技术研究院北京控制工程研究所,任研究室主任。1989年以来,他先后担任研究院计算机总师、院长助理、科技委常委、卫星总设计师兼总指挥、太阳同步轨道平台首席专家、国家自然科学基金委员会计算机学科组专家。曾任中国资源二号卫星总师兼总指挥,是我国航天器研制的学科带头人之一,也是中国空间技术研究院计算机辅助工程技术的开创人之一。2003年当选为中国科学院院士。
叶培建作为我国第一代长寿命实时传输对地观测卫星中国资源二号的总设计师、总指挥和第一完成人,为该卫星研制做出了重大贡献,创造了国内卫星最高姿控精度、CCD相机分辨率及数码传输速率的成就,该星整体水平达到了20世纪90年代国际领先水平,获国防科工委科技成果一等奖、国家科学技术进步一等奖。