屠善澄是著名的人造地球衛(wèi)星控制技術專家,研究員,中國工程院院士,國際宇航科學院院士,現(xiàn)任中國航天科技集團公司科技委顧問。
1956年7月,獲得博士學位的屠善澄滿懷報效祖國的雄心壯志,毅然從美國返回祖國,投身于祖國的航天事業(yè)。
從計算機到空間技術
1956年,屠善澄參加并研制出DMZ—2、DMZ—4電子模擬計算機。1961年至1966年,屠善澄從事導彈控制系統(tǒng)的研制工作。作為技術負責人,他和他的研究組從分析導引頭及控制系統(tǒng)各組成部分流程到創(chuàng)造條件進行實驗論證,不僅在理論上進行了制導系統(tǒng)穩(wěn)定性分析,還對導引頭調(diào)制盤做出機理分析和參數(shù)最佳設計。為了取得實際對象數(shù)據(jù),他帶領研制人員苦心鉆研,研制成能探測典型空中目標(轟炸機、戰(zhàn)斗機)等各個部位各種飛行姿態(tài)下目標輻射特性的紅外輻射特性測試儀,并實測得到典型目標的紅外輻射特性及空間背景輻射,這在當時屬首創(chuàng)。
1958年11月起,屠善澄開始了對人造地球衛(wèi)星控制系統(tǒng)進行研究,參與了“541”工程半物理仿真和返回式衛(wèi)星控制系統(tǒng)地面仿真設備的研制任務。他首先提出了中國人造地球衛(wèi)星的控制系統(tǒng)應采用自旋穩(wěn)定的方式,配合噴氣或磁控作姿態(tài)調(diào)整的方案,為后來中國發(fā)射的人造地球衛(wèi)星控制系統(tǒng)研究提供了參考和技術依據(jù)。
解決通訊衛(wèi)星發(fā)射難題
從1970年開始,屠善澄開始從事試驗通信衛(wèi)星的研制工作。在中國第一顆試驗通信衛(wèi)星的研制中,屠善澄擔任控制分系統(tǒng)的主任設計師,負責主持了系統(tǒng)的方案選擇、設計及控制系統(tǒng)的研制,在幾項重大技術問題上起到了關鍵的作用。
“東方紅二號”是一顆長壽命應用衛(wèi)星,控制技術難度大。他根據(jù)多年的研究成果和豐富的經(jīng)驗,提出姿態(tài)控制方案,采用在實際飛行過程不同時刻利用不同測量數(shù)據(jù)的遞推式擴展卡曼濾波方法,此方案實現(xiàn)了較寬裕的發(fā)射窗口,較短時間獲得較精確姿態(tài)確定值的優(yōu)點,從而可使衛(wèi)星較快實現(xiàn)機動變軌任務。消旋軸承是“東方紅二號”衛(wèi)星上的關鍵部件,屠善澄等在有關單位的大力協(xié)助下,成功研制出有中國特色的空間潤滑系統(tǒng),并用40套軸承在地面模擬高真空條件下連續(xù)運轉10年以上。這項技術成果的取得,奠定了中國在空間潤滑方面的研究基礎。
1984年1月29日發(fā)射的第一顆試驗通信衛(wèi)星,因運載火箭三級二次點火故障僅將衛(wèi)星送到數(shù)百公里的高空,未能進入距地球36000公里的預定軌道,星上姿態(tài)測量儀器數(shù)據(jù)飽和,姿態(tài)確定軟件不能正常工作,屠善澄帶領飛控組人員根據(jù)有限的正常遙測數(shù)據(jù)確定粗略姿態(tài),編制專用軟件,給星上發(fā)出指令,使星上遠地點發(fā)動機點火工作,將衛(wèi)星遠地點高度升至6000公里以上,大大改善了衛(wèi)星測控條件和能源條件,此衛(wèi)星的成功使中國首次實現(xiàn)了衛(wèi)星轉發(fā)電視信號。
1984年4月8日發(fā)射的第二顆試驗通信衛(wèi)星,在四級發(fā)動機點火后發(fā)現(xiàn)整星溫度不斷上升,眼看就要造成衛(wèi)星災難性事故。屠善澄緊急受命,帶領控制系統(tǒng)人員認真分析對策,提出了改變太陽角來降低設備的溫度,這已超過星上硬件的設計范圍,屬于故障狀態(tài)的應急調(diào)姿,對控制系統(tǒng)是一嚴峻考驗。通過對衛(wèi)星發(fā)指令調(diào)姿,進行了十余次非規(guī)定工況的姿態(tài)調(diào)整,改變太陽光照與衛(wèi)星的相對幾何關系,經(jīng)過了8天努力,終于使衛(wèi)星溫度正常。衛(wèi)星入軌正常連續(xù)工作4年以上,超過了3年設計壽命。
載人航天的奠基人
在中國載人航天的發(fā)展過程中,屠善澄付出了大量心血,是神舟飛船系統(tǒng)的倡導者和奠基人之一。
1968年至1970年,他負責了曙光號載人飛船控制系統(tǒng)方案的選擇和總體設計、控制系統(tǒng)總體方案設計、救生控制方案設計、載人控制方案設計等工作,為后續(xù)載人航天的發(fā)展奠定了重要基礎。他在1986年組織領導中國載人航天工程的必要性和可能性論證期間,起草了《國外載人航天的發(fā)展道路和趨向》、《中國航天事業(yè)發(fā)展的新階段》等論證報告,提出了中國發(fā)展載人航天分三步走的戰(zhàn)略設想。1991年又撰文《關于發(fā)展中國載人航天的意義與作用》,為載人航天的技術發(fā)展、經(jīng)濟可行性論證和最終確立載人飛船項目提供了極其重要的依據(jù)。在處理發(fā)展載人航天與應用衛(wèi)星的關系中,提出了二者應密切結合、互相補充的觀點,指出載人與無人自動化相結合開發(fā)利用空間是今后發(fā)展方向,成為載人航天發(fā)展的奠基人之一。在“神舟一號”至“神舟五號”飛船的研制中,他高度關注研制過程,參與指導了很多關鍵技術的攻關,尤其是對控制技術的發(fā)展和進步起到了重要作用。(《人民日報海外版》)