他把卫星定轨精度精确到厘米
——追记中国科学院院士李济生
朱泽蓝 本报记者 付毅飞
每一颗卫星都有一条属于自己的轨道，每一位卫星测控专家都有一套属于自己的轨道计算方法。这种方法是个人的研究成果，更是国家的核心机密。李济生一生都在寻找各种最佳的计算方法，把卫星定轨精度从2公里提高到100米、1米，乃至目前的厘米级，为中国卫星铺设了一条最精密的轨道。
1970年4月24日，巴丹吉林沙漠深处，我国第一颗人造卫星“东方红一号”即将升空。
离发射塔架不远的平房里，一个小伙子正聚精会神地核对着卫星设计轨道数据。他叫李济生。
“东方红一号”发射成功了。庆功宴上的李济生端着一碗饺子，却难以下咽。一位老专家的问话在他耳边萦绕——“咱们的卫星虽然上天了，轨道也计算出来了，但你知道轨道精度是多少吗？”
当时，限于技术和装备水平，只要求测控系统计算出卫星运行轨道，对轨道精度没有提出要求。李济生刚刚知道这个概念。
不知道定轨精度，就无法验证轨道计算的正确性；没有精确的轨道数据，就无法对卫星进行有效的控制。他下定决心：一定要制定出中国卫星的精密轨道计算方案！
李济生从“东方红一号”卫星轨道数据着手，设想了一个个轨道鉴定方法，又一个个否定。戈壁滩上那间简陋的工房，灯光几乎每天都亮到深夜。
一天，新的想法闪过他的脑海：能否借用推算卫星周期误差的方法来判断轨道误差？经过反复计算和论证，他开发出了用卫星轨道“预报误差”来确定轨道精度的方法。以此测定的轨道精度约为2至5公里，我国卫星定轨精度首次有了数量概念。
1975年，我国成功发射首颗返回式卫星。测控结果显示，卫星近地点高度在逐渐升高。但理论上，卫星受到大气阻力影响，轨道高度应逐渐下降。
李济生一头扎进这个谜团，几个月后找到了答案——是卫星姿态控制的喷气管产生姿控力所致。由于只有0.7克作用力，人们在设计时忽略了它。但就是这轻微的作用力，使卫星轨道近地点每天升高300多米。
他没有就此罢手，进而开发出“按交点周期积分法”的卫星定轨方案，使我国的卫星定轨精度达到了1公里。
此时，我国卫星定轨精度仍远远落后于美、苏两国。李济生给自己定下新的目标：百米量级。
日月引力、大气阻力、太阳辐射压力以及地球引力等各种“摄动力”，都会对卫星运行轨道产生影响。要进一步提高卫星定轨精度，必须在弄清和解决各种“摄动力”对卫星的影响上下功夫。
经过几个月刻苦攻关，李济生对“摄动力”有了深入认识，并针对各种“摄动力”对卫星轨道的影响逐一建立了动力学模型。1983年，他研究出“微分轨道改进和摄动星历表计算”定轨方案，使卫星定轨精度达到了200米，接近世界先进水平。随后他和同事们继续将精度提升到100米级，不仅满足当时国内测控任务的需要，也为我国航天事业发展奠定了坚实的轨道基础。
不过，当得知美国卫星定轨精度已经达到米级时，李济生坐不住了。他带领课题组研制开发新的精密定轨软件，一干就是四年多。
1991年，新方案在我国发射的新型卫星上获得成功，卫星定轨精度从百米提高到十米量级，如果装备先进的测轨设备，可以达到1米。中国科学院、国防科工委、航天工业总公司联合鉴定认为：该成果建立了我国卫星测控精密定轨系统，技术水平处于国内领先地位，并达到了国际先进水平。
这项成果也为我国“神舟”无人飞船发射试验中的轨道确定，以及此后我国载人航天事业奠定了重要的技术基础。
1995年，李济生写的《人造地球卫星精密轨道确定》出版。书中系统讲述了精密轨道确定的原理、方法和全部动力学模型，反映了当时该领域最新成果和发展趋势，是我国第一部卫星定轨理论和实践相结合的专着。
“我是踩着众人的肩膀一步一步上来的，也愿用自己的肩膀为年轻人搭建起攀登的云梯。”李济生曾说。在他的指引下，我国航天测控人员不断攻克关键核心技术，如今已实现航天器定轨精度向厘米级的跨越。
2019年7月28日，李济生因病于北京逝世，享年76岁。这位为中国航天测控事业奉献一生的“牧星人”，在我国航天史上留下了永不磨灭的轨迹。