杨元喜院士:运筹北斗
丈量天地

2019.08.06 , 浏览次数: 168

杨元喜,江苏泰州人,中国科学院院士,大地测量与卫星导航领域资深专家,现任我国北斗导航系统的副总设计师。他所从事的研究工作,大幅提高了航天器、舰船和车辆导航定位的速度和精度,为我国建立从深空到深海的全域定位导航授时服务体系奠定了理论基础。

“我们有时一天要讨论18个方案,有很多的技术问题需要研究解决。发射卫星,看起来是一件轰轰烈烈的事情,但是你想想,这其中有多少个技术环节需要协调,多少技术方案需要会商啊。”

北斗卫星导航系统副总设计师杨元喜,今年63岁。北斗卫星导航系统高密度组网任务全面展开后,千钧重担再一次压在他略显瘦小的身板上。不过,对于杨元喜来说,这却是一种乐趣和幸福。

“我对北斗卫星导航事业充满了感情,每一天都很有成就感。有一次,当我在思考某个技术问题时,反复推导公式也没能得出结论。结果在某一天晚上,突出来了灵感,想出一个解决办法。那种喜悦之情,很难用言语来表达。”

沉浸在科学研究的世界中,心无旁骛、努力耕耘是杨元喜一生的写照。出生在江苏贫寒农家的杨元喜,原本以种田为生,却随着时代的发展从家乡走向了远方。

1974年12月,初冬的镇江火车站,运载新兵的专列拉响了汽笛,摸一摸刚刚换上身的簇新军装,杨元喜在心底笑了,马上就要走出家乡,他期望着有更多读书学习、成长锻炼的机会。

“我高中毕业以后,回乡当了两年多的农民。当时,我总是想着能有机会出去读书。1974年,我就参军入伍了。对我来说,参军入伍是一个很好的机会,因为既可以吃饱饭,又有了更好的成长条件和更多的锻炼机会。”

车轮转动,列车一路向西飞驰。杨元喜望着窗外,沿途景色也从稻田水乡逐渐变为山地丘陵、黄土沟壑、大漠戈壁,一直到达遥远的新疆。在那里,他成为了一名光荣的测绘兵。

“作为测绘兵,我们要扛着水泥、仪器上山,到山上建钢标。那一年,几乎全军的测绘部队都到高原去了,我们也在新疆执行任务,当时提出的口号是‘消灭无图区’,主要是解决国家无人区地图测绘制作问题。”

19岁那年,杨元喜和战友们背负着沉重的器材在高山、峡谷、荒漠中穿梭忙碌,用脚步丈量着祖国大地。那时的杨元喜不会想到,他们当年所留下的丰富可靠的地理测绘资料,会在日后国家发展航天测绘、卫星导航事业时发挥基础性作用。

“那时候,我们负责测绘的区域都是高山深谷。汽车、马、骆驼等都不能直接将人员装备运抵测绘点。我们只有靠肩扛、人走,背着仪器和钢材上山。当年,我们的测绘小组组长曾经和我们说过一句话:‘可以伤害自己的眼睛,不能伤害仪器。’因为当时国家很穷,那些测绘仪器都是进口的,价钱很贵。”

上世纪70年代中期,美国已经成功发射了第一颗GPS试验卫星,但对于刚刚起步的中国卫星事业来说,导航还是一个遥不可及的梦想。那时,在杨元喜的脑海里,指南针、烽火就是导航的全部含义。

“大概是晚上十一点钟,我们组长和几个同伴执行任务回来。我怕他们迷路,就会找一些干树枝,在荒原上放一把火。他们看见火光,就能找得到回帐篷的路。”

当时,由于没有稳定的物资供应,在无人区生存下去有时比完成测绘任务本身更加困难。

“我们喝的水又苦又咸。野外能找到的水,基本上都不干净,水里面能看到动物的粪便。因为水太宝贵了,洗碗是舍不得用水的,我们只能用黄沙擦碗。”

多年以后,回想起在新疆的工作经历时,杨元喜仍感慨不已,几度哽咽。那段艰苦的岁月,给这位当时只有19岁的年轻人留下了一生难以磨灭的印记。

“经过那样一段时间的艰苦工作,你就会觉得这世上再也没有苦了,所以我后来的工作学习都是很快乐的,我会珍惜所有的学习和科研机会。”

改变人生命运的机会终于到来了。1977年10月21号,中国各大媒体公布了恢复高考的消息。当年冬天,杨元喜和570多万考生一起走上了考场。

“一天晚上,我们从野外测绘回来,正在教导队学习。测绘学院的几个老师走进来,拿着一套卷子,说是进行摸底考试。我当时根本不知道这就是高考,更重要的是当我被录取以后,拿到通知书的时候,不敢相信我怎么会有这么好的机会。”

杨元喜以高考数学满分的成绩,考入了郑州测绘学院。等到他毕业时,正好是80年代初期,随着我国不断加大改革开放的步伐,中国卫星导航事业开始萌芽,以“两弹一星”元勋陈芳允院士为首的专家团队,第一次提出了双星定位方案。此时,初出茅庐的杨元喜已在相关领域崭露头角,展现了“拼命三郎”的劲头。

“我负责的是跨省的大地控制网定位数据处理。为了不影响机房管理人员值班和我的计算,我主动提出晚上在机房值班,用多个计算机同时进行计算。第二天早上,我爱人会从门缝里给我塞点儿吃的东西进来。因为我会在机房连续工作好几天。等完成整个计算任务后,我再从机房出来。”

上世纪90年代以来,伴随着卫星技术的进步,美国的GPS、俄罗斯的“格洛纳斯”全球卫星导航系统日趋成熟,在航空、航海、测绘、导航等军民领域发挥着越来越重要支撑作用,中国自主研发卫星导航系统已是迫在眉睫。杨元喜等一批科学家把科研的目光从大地投向了苍穹。

“测绘是导航的基础,导航又是测绘的升华,卫星导航为现代测绘奠定了基础。此前,我一直从事GPS的研究,主要是GPS数据处理方面。这为我后来从事北斗卫星导航系统的研究工作奠定了坚实基础。”

1994年,中国北斗导航系统正式立项。2000年,中国发射了第一颗北斗导航卫星,迈出了建立全球导航系统的坚实一步。那时,杨元喜已在相关领域深耕多年,被选中参与了北斗卫星导航系统建设方案的评审工作。

“我记得那是1994年,当时国家经济上与现在相比相对落后,科技也相对落后,当年根本就没有想要建立一个全球的卫星导航系统,只是想能不能解决中国的问题就可以了。”

2009年4月24日,杨元喜院士做“中国大地测量发展现状与展望”的学术报告

受国家经济发展和科技术水平制约,北斗卫星导航研发团队刚起步时,面临诸多困难,但他们却选择迎难而上。杨元喜回忆说,当时国外对卫星导航系统的心脏“铷原子钟”的技术进行严密封锁,中国研发团队夜以继日地进行攻关,终于啃下了这块硬骨头。

“短短几年,我们国产的原子钟居然跟世界上最先进的原子钟几乎在同一个水平,甚至比它更好。现在再也没有封锁问题了,因为我们现在的载荷全部能够自主生产。这就为我们后续的卫星导航发展,打下了很好的基础。”

进入新世纪新阶段,特别是党的十八大以后,随着我国综合国力日益增强,科技领域投入不断加大,在无数科研工作者努力下,从2012年起,北斗导航系统进入了发展的“快车道”。在担任北斗导航系统副总设计师后,杨元喜不仅在理论上为北斗未来发展构建了宏观蓝图,而且在北斗系统推广应用上做出了突出贡献。

“在北斗导航系统发展之初,国外有很多不和谐的声音。经过严谨论证,有一年我在国际会议上做了一个报告,公布了‘中国北斗对国际用户的贡献达到23.4%以上’的结论。当时,我也用英文把我的文章发表了。从那之后,再没有人在国际场合说中国的北斗没有贡献,相关谬论基本平息了。”

2018年11月19日深夜,随着长征3号乙运载火箭将第42、43颗北斗导航卫星成功送入了预定轨道,北斗三号基本系统星座部署圆满完成。它不仅进一步提高了定位、导航、授时的精度,而且可实现全球短报文通讯,能为全球用户提供更为舒适便捷的服务。北斗导航系统副总设计师杨元喜说,中国北斗已经迈出了从国内走向国际、从区域走向全球的“关键一步”。

“现在‘一带一路’沿线国家已经用上北斗了。在国际会议上,日本人、巴基斯坦人和澳大利亚人做报告,他们都说,经过他们的监测,在这个区域,中国北斗的定位精度是最高的。在未来,如果我们再把北斗的短报文、搜救等功能提供给具有广袤海洋、连绵高山以及广阔无人区的国家使用,我相信,北斗卫星导航系统一定会为他们提供更大的方便。”

参加欧盟会议的杨元喜

仲夏时节的研究所里,斑驳的阳光透过绿叶的缝隙洒落在屋内。采访即将结束时,看着窗外郁郁葱葱的树木,杨元喜不禁感慨,“三十八年过去,弹指一挥间”,国家的发展改变了自己的命运,成就了自己在科学事业上的抱负,如今,在中华民族伟大复兴的进程中,长空万里正待新一代科研人员振翅高飞。

“今天的青年应该比我们历史上任何一代青年,有更好的发展空间和更大的舞台。有理想的青年人要紧盯着国家的需求,让自己的进步和国家的发展结合在一起。我认为,这就是新一代年轻人应该追求的目标。”

(来源:央广军事)