中国科学院院士：航天事业是信息化战争有力支撑

强军梦是国家的梦、军队的梦，也是每个官兵的梦。由新华网和新华社军分社联合推出的《两院院士谈强军》系列访谈，将邀请众多院士谈强军，由院士个人成长经历为主线，畅谈国家和军队的变迁。将个人命运与国家和军队的历史进程融为一体，真情展现一个民族的生生不息。本期特邀中国科学院院士、原西安卫星测控中心总工程师李济生走进访谈间。

新华网记者：各位网友大家好！欢迎收看由新华网和新华社解放军分社为大家联合推出的“两院院士谈强军”系列访谈，今天是访谈的第八期。我们请到的嘉宾是中国科学院院士、人造卫星轨道动力学专家以及卫星测控学的专家李济生，李院士您好，欢迎您做客新华网！谢谢。

李济生：您好！

“嫦娥三号”存在很多新的技术难点

新华网记者：我们知道刚刚发射的“嫦娥三号”很受大众关注，这次的发射与前两次相比，在卫星测控方面有怎样的不同呢？

李济生：我国的月球探测分三步走：绕、落、回。这次“嫦娥三号”的发射与“嫦娥一号”、“嫦娥二号”相比，存在很大的技术难点。

“嫦娥一号”和“嫦娥二号”是围绕着月球运行来探测月球的地形、地貌等，属于“绕”。如今，将要发射的“嫦娥三号”将实现“落”。所谓“落”，就是要把航天器软着陆落到月球表面上，直接在月球表面上进行探测。

月球探测的第三个阶段是“回”，即返回地球。

“落”和第一个阶段的“绕”相比，有一些突出的技术难点和新的技术，主要有三点：

首先，卫星从地面发射到月球附近以后，需要适当减速，才会成为绕月卫星。“嫦娥二号”的制动火箭推力比较小，它的变轨是一次一次逐步进行的，最后使它在绕月球100公里高度的轨道上平稳运行。而“嫦娥三号”的制动火箭推力非常大，一次变轨就要变到绕月球100公里的轨道上，所以对卫星的姿态、速度、变轨的位置等要求很高，如果误差大，变轨之后就会偏离之前设计好的轨道。所以说“嫦娥三号”的技术要求更高。

第二个难点在于如何令“嫦娥三号”安全地降落在月球的表面。在载人航天返回舱返回的过程中，返回舱会在距离地面十公里的位置打开降落伞，这时返回舱是慢慢落到地面的。但是月球上没有空气，不可能使用降落伞，如果着陆器采取硬着陆降落，着陆器就会摔坏，所以要采取软着陆的方法，即用一个推力器产生与月球重力方向相反的推力托着着陆器慢慢的从高处向下降。距离月球远的时候引力小，越是接近月球表面引力越大，因此推力并不是恒定的推力，而是一个变推力。着陆器下降的高度、和速度之间有严格的匹配要求，下降的速度和高度之间的匹配都是设计好的。在降落过程中，着陆器会自动控制推力，使下降速度和高度相匹配，但考虑到可能会出现意外或紧急情况，地面必须具备对其进行地面控制的能力，在地面监视着它降到什么高度？速度是多少？匹配不匹配，如果不匹配地面会发送一些指令控制它，使之匹配，这样做才能使它慢慢的安全降落在月球上，而不是直接摔下去，这个控制过程我们是第一次尝试，技术要求是很高的。

第三个难点，月球着陆以后会利用月球车在月球的表面进行探测、巡视，也可以叫它月球巡视器。如何控制它在月球表面行走？可以分为两类，自主控制和地面控制。自主控制时，车上装有摄像头，可以通过视频来观察环境。而如果月球车自己处理不当，或地面要人为地改变月球车的行进路线，这时必须要地面对它进行地面控制，这个控制叫做“遥操作”。“遥操作”需要地面来发送指令控制月球车的动作，这种控制以前从未尝试过。地球距离月球大约38万公里，光速30万公里/秒，存在比较大的时间延迟，操作起来不会像在地面上可以马上做出动作，而且，远距离通信是否会出现信号丢失、信号干扰等问题。？情况比较复杂。“遥操作”也是一个很新的技术，需要实践。

以上三方面是主要的新技术，其他方面还有一些难点，例如，月球表面的温度和太阳的光照有很大关系，光照着的时候，即月昼，月球表面温度最高可以达到120度，而照不到的时候，即月夜的时候，可以降到零下180度，温度变化很大。月球车在月夜期间可以用核电源供电加温，而月昼时怎么办呢？月球上不可能像在地球上一样装空调，要能够承受高温，我们想了一个办法，让月球车调整方向，使太阳能电池帆板对着太阳，使月球车在太阳能电池帆板的“阴凉”里，就像放在太阳伞下面。类似于这些通过地面操作来控制的技术都是新技术。

发射窗口的选择十分关键

新华网记者：感谢李院士给我们进行的深入的解读，也解答了网友对这个工程的一些疑惑。您刚才说，卫星测控发挥的作用还是非常大的是吗？

李济生：对。

新华网记者：虽然我们做了很多的准备，但在地面的卫星测控还是占主要部分的吧？

李济生：对。地面的“遥操作”的控制权重是最高的。我们可以在地面控制探测器在月球上的动作，当然，它也可以自主控制，但是这种控制总是会出现预想之外的情况，所以说地面控制权重是最高的。

新华网记者：选择“嫦娥三号”的发射时间，与以往也有所不同，请李院士给我们解读一下选择发射时间的原因。

李济生：发射窗口的选择是必须的。我们认为必须在这个时刻发射，因为一旦错过了这个时刻，卫星发射以后想要达到原来设计的位置就会耗费很大的能量。“嫦娥三号”是按照一个大的椭圆轨道奔向月球，我们已经计算好到哪里需要多少时间，而正好“嫦娥三号”到了远地点附近就会和月球相会。否则的话，随便什么时间发射，可能会和月球距离很远，“嫦娥三号”将不能围着月球转，所以必须要有一个发射窗口。

月球车的返回过程很艰险

新华网记者：“嫦娥三号”“落”成功以后，将会进入到嫦娥工程的第三个阶段，实现月球车的返回。这个挑战对我们来说有多大？

李济生：这是个更大的挑战，因为要“回”，首先要“落“。探测器到了月球上之后，通常会分成几个部分，整个探测器到了月球上空形成一个绕月球运行的轨道以后，有一部分围绕月球运行，我们称之为在轨的轨道器。

除此之外还有一个着陆器落到月球上，着陆器落到月球以后，还会分出一个上升器，为的就是“回”。若要把卫星发射到太空，需要有一个运载。这时，上升器就相当于一个火箭，它会将返回舱发射到月球的上空，这就是上升器的作用。

除此之外还有返回器，我们到月球上进行探测、采样，采集月球上的石头、月壤等，放到返回舱内，把它们带到地球上，分析研究月球的构成、元素等。这些样品是装在返回器里的，把返回器送回地球上。所以，返回的并不是月球车，而是返回器。

新华网记者：那返回的过程究竟是什么样的？

李济生：装了样本的返回器放置在上升器里，上升器接收地面发送的指令，点火、升空，要和在月球轨道上运行的轨道器交会对接，由轨道器携带返回地球。这个交汇对接和神舟十号载人航天任务一样。现在交会对接的技术已经有所突破了，地面有很多的观测站可以监视并控制，但是月球上什么都没有。虽然我们在地面可以做的工作很多，但是到月球上这些工作都不可能做。月球上环境条件非常恶劣，上升器要能顺利、正常的工作，而且要与围绕着月球运行的轨道器交会对接，难度可想而知。这是第一大难关。

这一关完成之后，轨道器将从月球返回地球，此时返回器在椭圆轨道上运行，当它靠近地球的时候会达到每秒钟10公里以上的高速，如果以这样的速度直接撞上地球，肯定会粉身碎骨。我们想了一个办法，让它返回地球时先穿过大气层，利用大气的阻力来减速，并且围绕着地球转，之后再控制它落到地球上。从月球返回地球的轨道是一个大椭圆轨道，中途要进行几次轨道修正，形成一个近地点高度为500公里的椭圆轨道。如果轨道修正误差太大，近地点高度太高则起不到减速的作用，太低则可能使返回器在大气层中被烧毁。风险还是非常大的。

中继卫星在卫星测控网中作用重大

新华网记者：您认为探月工程和载人航天工程卫星测控哪一个会更难呢？

李济生：不同的航天器测控的要求各有不同，比如月球探测，控制的目标、飞行器距离地球38万多公里远。距离远可能造成很多问题，因此要求很高。比如对轨道的计算，假如测轨采用雷达测量的话，需要测量卫星的距离和角度。距离卫星近的时候，角度误差对定轨精度的影响就会小；但是距离38万多公里时对定轨精度的影响就很大，因此我们说精确的进行测量难度也很大。

而载人飞船，通常在地球上空400公里左右的范围内，不存在这些问题。但是载人航天的可靠性要求很高，因为载有航天员，必须要保证航天员的生命安全，保证他们安全返回地面。

所以，不同的航天器有不同的要求，也各有各的特点，很难说哪一个更难。

新华网记者：有网友提问：“从‘天宫一号‘目标飞行器发射开始，我们国家的天链卫星开始应用于我国的卫星测控网，经过3年左右时间的应用，目前效果如何？还有什么不足呢？”

李济生：天链卫星在围绕地球运行时，和地球自转的角速度是一样的，其轨道面与地球的赤道面重合，因此，在地面上看，这颗卫星总是在一个固定的位置上，这样的轨道称为静止轨道。在这个轨道上放置一个中继卫星可以有两个作用，一是数据中继，二是对近地卫星进行测控。

我国目前有三颗中继卫星，一个在我国的正上空，另外两颗各在东、西两边，这样对地球的覆盖面会更宽。这三颗中继卫星作用很大，比如侦察卫星，在境外拍摄的图像要等卫星转回我国上空时才能将图像传回来，有时要延迟六、七个小时甚至更多。有了中继卫星以后，拍完照后，通过中继卫星就可以马上把图像传输到国内来，就可以及时收到，大大缩短了我们获得图像的时间。

这三颗中继卫星，也把卫星测控覆盖范围扩大了很多。根据计算，地面轨道高度300公里以上的卫星，100%都可以测控覆盖。所以在增加测控覆盖率方面也起了很大的作用。

这三颗中继卫星在数据中继和近地卫星测控方面已发挥了很好的作用。但仍需进一步挖掘中继卫星的潜力，提高利用率，使其发挥更大的效益。

新华网记者：李院士，随着天基测控网的形成，我国现有的陆海天一体的测控网会不会发生变化？

李济生：会发生变化。天基测控很重要，它使我们在卫星测控方面又增加了一个手段。因为中继卫星具有对近地卫星测控功能，使我们在海基测控和陆基测控基础上，又增加了天基测控能力。

比如说海基测控，发射载人飞船的时候，会有远洋测控船去进行跟踪。现在有了天基测控网，中继卫星也可以进行测控，这样可以适当减少远洋测量船在某些情况下出海的次数。但是它并不能完全替代远洋测量船。因为在卫星发射后到建立起正常工作状态的这段时间，卫星的姿态、太阳帆板都没有调整好，和中继卫星没有办法通信，这个时候只能依靠地面对其进行测控，或者是依靠测量船对其测控。

军用卫星在信息化战争作用重大

新华网记者：目前我们国家的卫星测控能力在国际上处于什么样的地位呢？

李济生：我国的卫星测控水平应该是处于国际的先进水平。现在国际上的航天强国有美国、俄罗斯等，其余航天水平发展比较快的还有欧洲、日本等国家和地区。和这些国家和地区相比，我国的卫星测控能力与它们是不相上下的。但是和美国相比，我国卫星测控技术还是有一定的差距，例如，我国的测控覆盖范围不如美国大，卫星轨道测量精度不如美国高。

从测量的精度来看，轨道的精度是高还是低，往往取决于测量数据的精度。现在我国的测量设备可以满足一般的测控精度要求，但是高精度测量的水平还有待提高。我国设备测量的距离误差在一米、两米左右。但是高精度测轨要求精确到厘米。在国外，高精度的测速可以达到每秒一毫米，甚至每秒0.1毫米，目前我国还没有这样高精度的测量设备。和国外相比，在精密测轨方面我国还有一定的差距。

新华网记者：目前对于深空探测，我国有什么预期？现在美欧等国都把火星列入了其航天发展计划中，我国有没有这样的计划？

李济生：现在正在论证。比如火星探测，还没有制定出具体计划来，整个方案还在讨论中。

新华网记者：很多网友非常关心军用卫星的情况，目前对于所看到的坦克、飞机这样的武器装备大家非常的熟悉，但是对军用卫星还不了解，它在战争当中真正能起到什么样的作用呢？

李济生：军用卫星在信息化战争中可以起到非常重要的作用。我简单的举一个实例：美国国防部曾表示，如果把美国的GPS导航卫星摧毁了，那么它的作战能力将下降60%。航天系统对于现代化、信息化战争的作用非常大。

和作战相关的现代卫星通常有几类，一类是侦察卫星，它可以对地面目标进行拍摄，发现一些军事目标。它的好处是不受国界的限制，是自由的；侦察也有很多手段，有可见光侦察、微波成像、红外侦察、高光谱侦察等，可见光非常容易理解，从照片就可以看到哪里是导弹发射的场地，哪里有什么都可以看的很清楚；微波成像在阴天、下雨天都可以成像，因为可见光在有云或夜里没有光的时候无法拍摄，微波成像则是全天时、全天候的。

还有通讯卫星，通讯卫星是未来作战尤其是信息化战争中信息的交流、传递的一个非常重要的手段。

还有导航卫星，比如美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯，还有我国的北斗导航卫星，我们日常生活中都有用到。比如车载卫星导航，都是通过导航卫星测出来的；还有精确打击，若想实现精确打击，其中就要用导航卫星对飞行中的导弹进行定位，对弹载惯性导航系统进行校准。当导弹打出来以后，导弹当前的位置，就会通过导航卫星测出。

当然还有其他卫星，比如预警卫星。美国现在有四颗预警卫星。预警卫星在静止的轨道上，如果观测的地区发射导弹，都可以探测到，并马上把信息传到美国地面的跟踪系统上去，和地面跟踪系统联合起来跟踪导弹。所以，预警卫星在反导方面作用很大。

除此之外，还有测绘卫星，测绘卫星用于制作地图，有了测绘卫星，我们在做地图时，可以不像很多年前那样扛着一个经纬仪满山的跑。利用测绘卫星可以很快的制作大面积、高比例尺的地图，并提供地面打击基准。

对航天系统来讲，各种不同的卫星在军事上都有一些不同的用途。所以，陆、海、空、天、电，形成了完整的作战领域。

我国已掌握几乎所有类型的卫星测控技术

新华网记者：您从我国的第一颗人造卫星“东方红”就开始参与到了我国的卫星测控事业，我们也想听听您这些年来的故事。

李济生：我是从1970年4月24日发射的“东方红”开始参与卫星测控事业的，到现在已经40多年了。经过这几十年的发展，我国不仅在卫星的制造、发射上有了很大的提高，在卫星测控方面也有很大进步。

1970年4月24日我国发射了第一颗卫星；1971年的3月3日发射第二颗卫星；1975年又发射了第三颗卫星，之后一年平均发射一颗卫星，为了准备卫星测控方案和软件，我们压力非常大，有的时候一年要发射两个不同型号的卫星，我们要不分昼夜的工作。但是现在我国一年发射20多颗卫星，大家却觉得不是很紧张，这就说明了现在的整体测控能力、多星测控能力等方面都有了巨大的提高。

我国几乎掌握了所有类型的卫星测控技术。1984年，我国发射第一颗地球同步通信卫星，也就是静止轨道的卫星。它并不是从地面上发射就直接把卫星送入到静止轨道的，而是先打成一个大的椭圆轨道，远地点通常在三万六千公里，近地点在200公里，而且轨道面和地球的赤道面也不重合，都要靠地面测控系统把它逐步的调整到赤道面去，形成一个三万六千公里的圆轨道。

第一颗同步卫星虽然是1984年发射的，但在1977年的时候就已经开始准备了，整个的测控过程、测控方案、软件都要准备，即便是这样我们还感到很不放心。那时要想进行这种类型的卫星测控都有些提心吊胆，可是现在比这个复杂的卫星都可以控制的非常好，整个控制的技术、过程都没有问题。到目前为止，所有不同类型的卫星的测控技术我国都掌握了。

如今我国卫星测控自动化水平也提高了很多，逐渐实现了自动化，各个测控站的工作人员只要监视机器运行是否正常就可以了，人的体力劳动要比以前减轻了很多。

测控系统的可靠性也提高了，现在我们的计算机都可以稳定的运行。1971年我国发射第二颗卫星时，计算机运行起来根本不稳定。但是现在我们有100多颗卫星，长期进行24小时的监控，无论是测控站还是卫星测控中心，计算机都很稳定。载人航天可靠性要求那么高，至今都没有出现问题，这都归功于卫星测控技术水平和测控设备可靠性水平的提高。我国的测控技术，经过这几十年的发展已经达到国际先进水平了。

“强军梦”离不开“航天梦”

新华网记者：40年的卫星历程体现了中国“强军梦”的脚步。最后请李院士谈谈您是怎么看待“强军梦”的？

李济生：我认为，建设一支能够和我国国际地位相适应、相匹配的军队和一个强大的国防，对于我国的安全和国家利益等十分重要。现在的国际环境是非常复杂的，所以中国要想发展起来，要想掘起，必须要有一个强大的国防。

“强军梦”就是要建设这样一个和国家地位、国家利益相适应的强大的军队。要实现这一点，航天是很重要的一个方面，所谓陆海空天电，航天是不可缺少的。

我国航天技术发展很快，很多方面接近甚至是达到了国际的先进水平，但是还存在差距。

比如我国还没有预警卫星、没有很高分辨率的侦察卫星、卫星测轨精度还不够高等。美国侦察卫星的分辨精度能达到0.1厘米，我国目前还做不到。

要想强军，航天非常重要，进一步的发展航天技术对信息化作战有很大影响，航天对于信息化作战能够提供有力的支撑。

当然，航天并不是唯一重要的，要实现“强军梦”，科技首先要大发展，人才培养同样重要。只有这样，才能真正的实现“强军梦”。

新华网记者：非常感谢李院士在百忙当中接受我们的采访，也感谢广大网友对本场访谈的关注。中国卫星测控事业还有待于更进一步的发展，中国的航天事业也期待着大家的关注。谢谢大家，再见！(赵艳 王楠楠)