“嫦娥之父”叶培建

谁造“嫦娥”奔广寒——记嫦娥一号卫星总设计师兼总指挥叶培建 2007年10月24日，嫦娥一号卫星发射成功。11月7日，卫星经过十多天的飞行，顺利到达月球轨道，实现绕月飞行，并于11月26日成功传回第一批图像。中国探月工程第一步——“绕”顺利实现，中华民族千年奔月梦想成为现实，中国航天继东方红通讯卫星、神舟飞船后，开启了深空探测领域的全新篇章！ 举世瞩目的探月工程是由探月卫星、运载火箭等五大系统组成，卫星系统由航天科技集团公司中国空间技术研究院领军负责，而具体领导探月卫星嫦娥一号研制工作的就是叶培建院士。 叶培建，中国科学院院士，现任中国嫦娥工程月球探测卫星总指挥、总设计师。 从银杏之乡到航天之路 1945年1月，叶培建出生在泰兴胡庄镇海潮村一个军人家庭。1946年，苏中七战七捷的第一仗——宣堡战役打响。叶培建的父母随部队北撤时，将不足一周岁的他送到毓秀乡(现根思乡)李秀河村的外婆家。1951年，叶培建在李秀河村小学开始接受启蒙教育。一年后，父亲抗美援朝回来，叶培建开始跟父亲“转战四海”。“部队到哪儿我到哪儿，所以我在南京、杭州、湖州都上过学。” 用叶培建自已的话说，孩提时代的他，跑不快，跳不高，往往和小朋友在一起玩“官兵抓强盗”的游戏时，总是排不上“大王”和“二王”，甚至“三王”都排不上，只配当小兵。上中学时就大不一样了，学习成绩跑在最前面，他仅用两年时间就读完了初中的全部课程，被学校保送到浙江省湖州中学，这是全省、乃至在国内都算一流的中学之一。花甲之年的他曾感慨万千地说：“湖州中学，是我真正接触科学的开始。” 在填写大学志愿时，叶培建想搞飞机专业，因此他填报了北航、南航等大学，然而却意外地被浙江大学无线电系录取了，直到“文革”才知道，当年浙江省把省里很多优秀的学生留了下来。1968年，大学毕业的叶培建被分配到当时的航天部529厂(卫星总装厂)任技术员。这样的分配令本来就想搞航天航空的叶培建喜出望外，他自己说：“这就叫缘分！” 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。同时，叶培建还考中了出国留学研究生。当时，杨家墀等老前辈考虑到中美之间在航天领域的技术差距较大，建议他去欧洲学习。于是，1980年7月，叶培建远赴瑞士纳沙泰尔大学理学院微技术研究所留学深造。瑞士的景致很美，但叶培建丝毫不为之分散精力，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，也不太看电影，他把周末的时间都用在了看书和工作上。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。” 当时国外还不承认我国的大学文凭，叶培建用很短的时间就通过了同等资格考试，获得了博士生资格。1982年《人民日报》在一篇文章中，曾介绍过他是如何通过语言关、资格关的。瑞士国土不大，教育却很发达，制度严格。当时邻国法国有国家博士、工学博士或科学博士、大学博士几个学位，而瑞士仅有一项：科学博士。1983年叶培建以一篇论文，获得了瑞士纳沙泰尔大学颁发的等同法国科学博士的证书。但是他不满足，他要获得一个瑞士的科学博士。又经过两年的努力，他终于实现了这个目标。1985年他获得了纳沙泰尔大学信息处理专业的科学博士学位，论文题目是：《手写中文计算机在线自动识别》。 他出国后有人议论：小叶出身干部家庭，父亲在“文革”中被迫害致死，夫人也已出国，他不会回来了。但五年后的1985年8月，他在完成学业后，就回到了祖国的热土上。“用自己的行动来改变祖国的面貌”，这话在叶培建心里始终像一团燃烧着的火，他要用自己的才智报效祖国。把所学尽快用到中国的建设事业上。 回国后，他先是在502所工作，参加了“红外热轴探测系统”的开发，为铁路运输提供现代化的设备，这在当时是一个开创性的科技项目。在这个项目中，他确定了轴承滚动与滑动的模式区别方法，并编制出软件。当时的条件很差，他和技术人员一起背着仪器乘火车，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。当时同事戏谑的说他是“洋博士背着仪器乘火车”。 艰苦的努力换来丰硕的果实，这个项目给我国铁路运输行业带来了长足的发展，成为502所的拳头产品，创造了可喜的经济效益，HBDS-1型第二代车辆热轴探测系统在1989年获得了部级科技进步一等奖。 1989年，他开始辅助中科院院士杨嘉墀和五院原副院长张国富工作，调到中国空间技术研究院成为院科技委中最年轻的常委，并任五院计算机技术副总师，后任总师、卫星应用技术负责人。 信息资源和卫星应用技术的开发研究，是世界各国卫星研制者们作为服务于经济建设的共同追求，叶培建用自己的实践不懈地追求着其中的最大值。 “VSAT”是“非常小口径卫星终端”的英文缩写，作为深圳证券交易所VSAT系统的首任设计师，叶培建让VSAT掀开了中国证券市场的新篇章。 1992年，深圳证券交易所采纳了中国空间技术研究院为主的“卫星通信双向网系统”的设计方案，他们联合作战，仅用了一年时间就设计开发出亚洲最大的VSAT系统，先后解决了“最优化的信道分配”、“应用软件”、“平稳切换”等问题，使深圳证券交易所通过卫星实现广播和双向数据传输，并能支持3000个双向小站，使交易过程在不到1秒的时间内即可完成，极大地促进了我国证券市场的发展。在全国第一期VSAT应用班的培训中，来自全国100多个证券交易中心的负责人对叶培建说：你们让股民们真正享受到了平等的权利。 深交所曾以年薪40万元聘请他，却被他谢绝了。五院的原副院长李祖洪曾说：这个叶总啊，要不是为了卫星上天，早就是腰缠万贯的百万富翁了。每当听到这话，他总是接上一句“我们家三个兄妹中，我虽然收入最低，但学历最高。”当时，面对月收入两千多元和年薪四十万的数字之差，他平静如水。 十多年来，在他的技术主持下，研究院开发和改进了卫星设计研制的各种软件，基本建成了卫星与飞船设计的数据库、应用软件包，建设了卫星与飞船设计、制造的计算机网络环境，初步实现了管理信息化、卫星与飞船研制数字化和CAD/CAM一体化，推进了星船研制的进程，提高了卫星和飞船的计算机设计水平。 三星高照耀太空 1992年，叶培建从主管计算机的工作转移到卫星型号研制。从那时起他便从技术基础工作为主转移到空间技术的主战场。 对留学瑞士获科学博士学位的叶培建来说，他不曾想到担纲中国资源二号卫星总设计师后会遇到这么多挑战—— 中国资源二号卫星在我国卫星研制史上要首次采用由研制方与用户签订合同的方式，率先实现我国卫星制造由过去的计划经济向市场经济的转轨； 中国资源二号卫星要有很高的分辨率和数据传输速率，而且星上要配有大容量的信息存储装置，还要具备很高的姿轨控精度和长久的寿命； 卫星研制方不仅要对星体本身的技术负责，还要对地面应用系统的技术集成负责，实现星地一体化； 作为第一颗进驻北京航天城的卫星，研制队伍将成为中国空间技术研究院实体化改革以及AIT一体化的第一批实践者…… 中国资源二号卫星是我国一颗新型对地遥感卫星，将对国土普查、资源探测、环境调查等国民经济诸多领域有着巨大的推动力，是一颗应用范围很广的“智多星”。众望所归，重担在肩，众多挑战，似乎压得总设计师兼总指挥的叶培建有点喘不过气来。 面对一个个技术难点，叶培建凭着扎实深厚的理论功底和不懈的探索精神，勇敢地迎接挑战。 星敏感器的应用，将会使卫星的姿态测量和控制水平得到很大的改善。在前期卫星方案设计时，面对不同的意见，叶培建下决心在国内卫星上首先采用星敏感器。然而，星敏感器能不能做出来，做出来能不能达到预想结果？那段时间，叶培建经常和同事们一起研究分析，最终突破阻力，上了星敏感器，并在星敏感器的软件研制中发挥了重要作用。实践证明，由于星敏感器的采用，使卫星的姿态测量和控制水平都上了一个新台阶。 中国资源二号卫星的有效载荷很大，过去的试验条件不能适应大部件要求，试验中多次发生问题。经过反复研究和论证，结合过去的实践，叶培建大胆而科学地提出了改进试验条件的方案，从而保证了试验的质量和产品的安全。 他常说，对质量问题要提倡“捕风捉影”，对技术上的表面现象要能联想到深层次的问题，把质量隐患彻底杜绝。于是，他又首先提出卫星进入发射场前要进行可靠性增长试验，把问题彻底解决在地面。他还率先实践了把电测与总体队伍分开的做法，既合理分配资源，又为测试队伍的专业化奠定了基础。这些难度的跨越，无疑是对第一个“吃螃蟹”者能力和水平的考验。中国航天系统专家和领导评价说，中国资源二号卫星不仅要求的水平高，其质量的透明度也是最高的。 面对种种考验，叶培建和他的同事们成功了。设计寿命两年的中国资源二号卫星01星已超出设计寿命两年多，所获得的大量遥感信息在我国国土资源普查、环境监测与保护、城市规划、作物估产、防灾减灾和空间科学试验等领域做出了重要贡献。2003年，由叶培建担任总设计师、总指挥的中国资源二号卫星也荣获国家科技进步一等奖。 “人家是一个脑袋两只手，我们也是一个脑袋两只手，人家能干成的事，我们也一定能做到！” 这是叶培建最常说的一句话。 为了强化“电测”这一关键工序，他编成“十好歌”在他所带的研制队伍中广为传诵：思想状态精神好，岗位责任落实好，口令应答准确好，操作执行无误好，判读数据及时好，表格填写规范好，班前班后会开好，计划调度有力好，问题归零认真好，政策兑现大家好。 这一个“好”字了得！ 在卫星第二阶段测试中，卫星发射试验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。 叶培建不放过这个问题，要求承制单位抓紧归零。 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。 03星于2004年11月发射成功。 中国资源二号卫星由01星、02星、03星三颗卫星构成，实现了“三星高照”。 01星在2000年9月1日发射，在轨运行状况一直良好，02星在2002年10月27日成功发射。三星组网在大大缩短卫星对地观测重复周期，进一步提高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。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。 嫦娥奔月开新篇 1958年10月11日，美国发射的第一颗月球探测器“先驱者”1号，迈出了人类探测月球的步伐。 2003年3月1日，国防科工委宣布正式启动月球探测工程。任命栾恩杰为工程总指挥、孙家栋为工程总师、欧阳自远为首席科学家。2004年1月23日，经温家宝总理批准，我国月球探测计划的第一步——绕月探测工程正式启动。这是世界上继美国、俄罗斯、日本、欧洲之后第五个月球探测计划。面对一个从未探索过的领域，肩负“树立中国航天第三块里程碑”的使命，嫦娥卫星的任务之艰巨、责任之重大可想而知。 已经在业界享有相当声誉的叶培建再次接受了挑战。没有成熟的经验可借鉴，没有充分的数据去参考，没有试验星，要实现“精确变轨，绕月飞行，首飞成功，一年寿命”的探测工程目标，叶培建带领这支平均年龄不到30岁的嫦娥一号卫星研制团队兢兢业业、稳扎稳打，在充分利用现有卫星研制成果的同时，更针对月球探测卫星的新特点，集思广益开拓进取，短短3年多来先后攻克了月食问题、轨道设计、两自由度数传定向天线研制、卫星热设计、制导/导航与控制份系统设计、测控数传分系统设计、紫外月球敏感器、数管分系统设计等一系列技术难题，拿下了一大批具有自主知识产权的核心技术，他们用短短的三年时间完成了嫦娥一号卫星的研制，创造了中国航天器研制历史上一个奇迹。 从方案阶段的论证到研发与技术攻关，从初样星到正样星，向来重视质量问题的叶培建按照张云川主任和袁家军院长的指示，重视基础质量，严抓工作规范；狠抓关键技术和薄弱环节，确保系统可靠；狠抓过程控制，确保产品质量……他要求嫦娥一号卫星研制队伍对所有单机、分系统和系统总体的设计都要进行全面复查复审、反思、质疑，不遗漏任何一个问题，每个环节都要进行拉网式的、从最小单元开始的复查复审，反思存在的差距和薄弱环节。叶培建说，当前，中国空间技术研究院型号任务很多，各个型号在研制中会出现各种各样的问题。针对这一情况，嫦娥一号卫星项目办在研制队伍中提倡捕风捉影，亡羊补牢，绝不放过任何细小的疑点。 为了确保测控的安全和可靠，2006年，六十多岁的叶培建带领着设计师们四处奔波，万里跋涉，对所有要求测控的地方都进行了对接试验。他们冒高温、战酷暑，斗蚊虫、忍疲劳，奔赴全国各地的站点以及德国等地进行测控工作。他们曾经带着二十多个沉重的设备箱，沿途搬运装卸，在一天之内从祖国最西边的新疆辗转赶到鱼米之乡的江沪，无论是苦战在乌市早晚二、三十度温差的南山牧场上，还是耐受着华东三十多度的桑那天；无论是工作在条件较好的屏蔽间内，还是奋战在正在检修、条件艰苦的测控船上，每当到达一个新的目的地时，不管有多晚，有多累，叶培建与年轻人一样，到达宾馆就放下行李出门，先完成设备展开检查。 为了解决太阳翼出现的问题，叶培建带领技术人员连夜加班，从第一天早晨8点干到第二天下午。叶培建说：“嫦娥一号卫星任务重、时间紧，加班加点是家常便饭，我们有时候晚上十点下班，同志们还说：‘今天下班怎么这么早啊’！” 一天下午，用地面电给卫星作加电测试。 突然间，电源控制器指针开始晃动了一下，从正常的5伏电压变成了十几伏——这个小小的变化马上引起了电总体组研制人员的警觉，因为过高的电压会一瞬间烧毁组装完毕的卫星！ 马上停止供电！ 拔掉卫星与地面设备的接口后，总体室的研制人员开始单独检查地面设备。一次，没问题；二次，还没问题…… 难道，会是星上设备出了问题？ 研制人员在心里默默希望这个最坏的估测不要是真的，因为原定第二天星上设备要被转移到别处进行力学实验，万一此时星上设备出了问题，试验肯定要被推迟，生产周期将被大大拖长。 向领导汇报情况，联系电源模块生产厂家，通知计算机控制部门，修改相应的备样产品和软件，商量次日试验推迟的问题，订购机票……一石掀起千层浪，几个科研生产部门一时间被全部调动了起来。 此时，疑点开始瞄向星上设备。 但是，星上设备已经经过了很多次的试验，而且此时给卫星加电很可能会损坏星上设备，无数人很长一段时期内的时间和心血将付之东流。 怎么办？ 关键时刻，叶培建决定没有查清问题绝不给卫星加电，继续查找原因。 经过讨论决定，一部分人继续检测地面设备，另一部分人则着手应急预备工作。 凌晨两点，地面设备还是显示没有问题。 正当大家觉得有可能出现最坏结果的时候，一个年轻同志恰好从仪器边走过，无意中触动了电缆，电脑显示屏上的曲线竟然奇迹般上扬了！这说明设备接触有疑点！ 一节节的电路查过去，一根根的电线排除掉，问题的根源终于浮出水面——一个地面设备上有接触不良的插座。 但是，工作并没有就此打住。他们一遍遍的模拟接触不良的情况和恢复正常的状态，充分证明了问题只是由这个小小插座接触不良引起的。 此时，终于能够停下来松口气了，嫦娥一号卫星总体副主任设计师张伍打量四周，眼前的一幕让他许久难忘：工作间隙的几个同志在试验台边的地上随便铺块海绵就睡着了，一晚没合眼的六十多岁的叶培建院士此时也就地和大家躺在了一起…… 窗外，东方已经泛起了鱼肚白。 又一个无眠之夜就这样无声无息地过去。 2001年，叶培建刚刚接手嫦娥一号卫星研制任务的时候，相伴半生的爱人不幸去世，而他负责的另一型号卫星也正处在紧锣密鼓的研制之中，他只好把无尽的悲痛藏在心里，咬紧牙关整装上阵，带领技术人员继续加班加点，忘我工作。 舍小我成大家，不管心里有多少事，多少苦，叶培建永远把嫦娥团队每一个人的情况装在心里，千方百计地为大家排忧解难。他可以如数家珍般说出他手下每一个队员的特长、爱好、故事等，只要队员在生活上有苦难，他都要尽力而为，尽他自己的力量为同志们解决了问题：子女就业、住房调整、生病住院、职称评定等等。他很细心，也很热心，待队员如自己的子女，当荣誉来临的时候，他总是极力推荐身边的年轻人，他说：“我已经老了，要给年轻人成长的机会！” 思得壮士翻白日，光照万里销我忧。面对浩瀚苍穹，面对满天星斗，面对神秘的深空的种种奥秘，面对依然繁重的嫦娥二、三期工程，作为我国自己培养起来的中青年航天技术专家，叶培建深感肩上担子的沉重，“大鹏一日同风起，扶摇直上九万里”，叶培建正带着他的团队，继续向更高的目标冲击！