中新網11月2日電 題：為“嫦娥”鋪路的人——記嫦娥一號衛星軌道設計師楊維廉
特約記者 成方
童年時，神話中美麗的嫦娥仙子，衣袂飄飄，飛向月宮的傳說，總能讓人充滿遐想。2007年10月24日，承載著中華民族千年夢想的嫦娥一號衛星飛向太空，開始她的首次月球之旅。漫漫奔月路，38萬多公里的行程，又是誰為她的芳香之旅鋪就了一條滿是鮮花的路？
他66歲了，從事衛星軌道設計40余年，在國際國內享有盛名，卻沒有總師的專業技術職稱；
他擔負著探月工程設計四大難題之一的軌道設計任務，卻從來不加班；
他就是嫦娥一號衛星軌道設計師楊維廉——一個愛說愛笑愛思考的智慧老人。
數學奇才投身航天
1941年，楊維廉出生在浙江建德一個普通家庭，父親是電信部門的職員，只有小學文化水平。母親是個家庭婦女，她所認識的不多的幾個字還是掃盲的時候楊維廉教的。后來由于父親工作調動，楊維廉一家輾轉來到了安徽巢湖。
童年的楊維廉是個愛唱歌的孩子，常常一邊唱歌一邊做數學題，生活得無憂無慮；童年的楊維廉也是個愛思考的孩子，有一回，媽媽讓他去茶爐打開水，他一邊走一邊想問題，竟然提著兩個水壺走到了廁所。
1958年，楊維廉以數學滿分的成績從安徽巢湖考入北京大學數學力學系數學專業，在校期間，這個充滿靈氣的年輕人以他對數學的執著熱愛和刻苦鉆研很快就成為班里的尖子生。1981年，當時已經在中國空間技術研究院工作的楊維廉得到了一次寶貴的公派留學的機會，來到美國斯坦福大學航空航天系深造。這段經歷為楊維廉日后的工作打下了堅實的基礎，也對楊維廉的成長產生了巨大的影響。在美國期間，楊維廉多次巧妙地解決數學難題，并在美國工程院院士J. V. Breakwell 指導下，論證了一種新的地球引力場“質聚模型”的可行性和有效性。 Breakwell 教授稱贊這個研究結果是“解決了多年未解決的難題”。
學成歸國前，Breakwell教授對楊維廉在美期間的工作給予了高度評價，一向自視甚高的Breakwell教授把楊維廉稱作“比我還聰明的人”。
勇于創新出成果
2001年，楊維廉開始負責我國第一顆探月衛星“嫦娥一號”的飛行軌道設計。探月軌道的設計在我國是一個新課題，探測器在地月之間的飛行涉及三體問題，這個問題沒有可用的分析解。所謂分析解就是有一個固定的公式，根據這個公式很快可以知道具體解。可是，三體問題沒有這個分析解，不能直接通過解算得到答案，只能用不斷的計算去嘗試和預測這個解。楊維廉沒有被困難嚇倒，經過反復演算，在預研中，他終于找到了一種精確解算地月轉移軌道的數值方法，正是這種方法對地月轉移軌道分析與設計起了很大的作用。
月球引力場異常復雜，月球衛星軌道與地球衛星有很大的差異，過去我國對于太陽同步軌道衛星的研究又很多經驗，但是月球衛星軌道研究還完全沒有先例，需要開始全新的探索。楊維廉采用將涉動小參數的選擇加以修改的創新做法，使得經典的軌道攝動理論仍可以有效地用來推導月球軌道的分析解，巧妙地解決了探月軌道設計中的一大難題。
凍結軌道偏心率是軌道控制的重要依據，可是之前我國在這方面也沒有經驗，于是楊維廉又對月球衛星凍結軌道進行了深入的研究，通過一系列復雜得推倒，終于驗證了“如果用軌道平根數來表示，月球衛星凍結軌道也是理想的圓軌道”的猜想，發現了在極月軌道附近存在圓形的凍結軌道，這一研究對月球衛星軌道的選擇具有十分重要的意義。
探月衛星發射時，要采用我國成熟可靠的長征三號甲運載火箭及東方紅三號衛星平臺。為了適應運載火箭要求，楊維廉創造性地采用調相軌道，在星箭分離后的超地球同步轉移軌道與地月轉移軌道之間，增加了包括三次近地點軌道機動的調相軌道段。調相軌道實際上是衛星在預定時間間隔內與轉移軌道近地點實現交會的飛行軌道，而在軌道機動的條件下，設計調相軌道是探月衛星軌道設計中的又一個技術難點，但是，這對于楊維廉硬是通過大量的測算，在短時間內攻克了這個難關。
在楊維廉看來，只要有興趣就有動力，只要有動力就不會有解決不了的難題。所以，在他所深愛的軌道設計領域，沒有什么問題能難倒他。
樂此不疲搞研究
楊維廉總也忘不了在北大數學力學系讀書的日子，說到那個時候，他的眼睛里閃著光，他說：“搞數學的人整天都在考慮問題，那時候全班解難題是一種風氣，解不出來睡不著覺，難題解出來，那種高興是沒法用語言來描述的，常常有人因為一道難題解出來了，興奮得半夜兩三點敲別人床板”。
楊維廉說：“學數學的人想問題，有時候連著幾天不睡覺，這是不奇怪的。因為你腦子里總是有問題，我跟我的學生講，‘你腦子里要有問題，腦子里沒有問題，你就完了’”。楊維廉經常失眠，每每睡到半夜醒來就再難入睡，用他自己的話說就是“腦子一直是掛著的”。
楊維廉說：“剛工作的時候，早上起來先跑步，早飯都不吃就去辦公室看書，當時的想法就是要搞出一點東西，沒其他想法，根本不去考慮錢啊什么的，我腦子里是有目標的。”
說來也奇怪，在接近兩個小時的參訪過程中，楊維廉基本上沒說一個“難”字。我不由得問他：“您遇上過什么解決不了的難題嗎？”楊維廉笑了，他說：“困難不是沒有，但只要你肯鉆研，你就不會覺得焦頭爛額、束手無策。數學的思維方式是推理，首先第一步是要把它解算出來，正確性的表象不一定馬上解釋清楚，但問題一定能解決。”
善于思考作科研
整個嫦娥一號衛星的軌道設計初期就是由楊維廉一個人想出來的，現在雖然他的一個學生也加入進來，但是軌道的設計還是主要靠楊維廉自己。
楊維廉的工作方式非常特別，這是他在長期工作實踐中養成的，也是學數學的人特有的。他常常一個人思考，而很少與別人討論。他認為，軌道研究中，思考是非常重要的，不用討論。數學上的東西，只要邏輯思維沒問題就肯定沒問題。他舉例說：“這就像在學校里做一個習題，布置了這個題叫你做，你不一個人做還要幾個人做？整個軌道計算出來，應該是什么樣的軌道，這都是硬算出來的，因為它要有個模型來解，解出來就可以，在解的過程中沒必要討論。當然在實現的過程中還要跟蹤衛星，這不是我一個人能解決的，但是計算上，我一個人就可以。軌道設計如果對誤差有要求，那么你就告訴我，如果在實際中有理論中沒有預想到的誤差的話，我會分析出來，控制的精度一確定，問題就解決了。”
“只要我有興趣，我就愿意去做”，這是楊維廉常說的一句話。1983年歸國以后，有人看中楊維廉的突出英語能力，想把他留在辦事處，但是楊維廉還是回到了衷愛的技術崗位上，盡管他從一開始就知道這是一條布滿荊棘的艱辛之旅。
甘于奉獻不求名
“楊維廉教授是我國航天系統知名的衛星軌道專家。從事航天事業近40年來，一直在科研第一線埋頭苦干、潛心鉆研，緊密結合工程實際對軌道的基本理論、方法及工程應用進行了較全面的研究，獲得一系列有價值的成果，反映在已公開發表的60余篇論文中”。這段話是2005年《科學中國人》雜志對楊維廉的評價。
然而，因為種種原因，我國的衛星只為硬件設置分系統，而屬于軟件設計的軌道設計方面不設分系統，所以雖然從事衛星軌道設計幾十年，在國際國內都享有盛名，但楊維廉卻一直都沒有總師這樣的專業技術職稱，一直是個普通的設計師。也因為這一點，開會的時候60多歲的楊維廉常常要和年輕人擠在一個標準間里。
2005年，楊維廉曾經申報過中國科學院院士，但是因為他工作的特殊性，他沒有總師、副總師的頭銜，也沒有各種各樣的獎勵證書，最終沒有評上。說到這件事，楊維廉眼中閃過一絲遺憾，但他更擔心的是年輕人會因為搞衛星軌道設計沒名沒利而不愿意踏踏實實地去走技術道路。
談話中，楊維廉不止一次地提到，現在有些年輕人不注意思考，他說：“這種浮躁的心態是搞科研的人萬萬要不得的。我的學生要想糊弄我可不容易，我要帶學生，一定要看清他能不能做出一些東西，有一些結果，我對學生的要求是很高的。”
楊維廉對衛星研制過程中，科學與技術的結合部人才缺乏的現狀，感到憂心忡忡，他說幾年前他曾經想以研究室為單位組織一個討論班形式的交流活動，讓技術人員通過探討取長補短，達到智慧的碰撞，盡管這個計劃因為種種原因而沒能實現，但楊維廉始終惦記著這件事。
信心滿滿待成功
談話中，總有一種強烈的自信感染著我。曾經有人提出要請俄羅斯人復審驗證他設計的探月衛星軌道，楊維廉自信地說“如果俄羅斯人算出來的結果和我算出來的不一樣，那么不是我不對，而是他不對”。這話聽起來有些“狂妄”，但是了解楊維廉的人都知道這絕對不是信口開河。
楊維廉說：“我的自信不是盲目自信，發射的時候我都很放心，心里很坦然，因為所有可能的情況我都預想過，有些人很怕，怕是因為心里沒數，心里沒底。我說我參加過的發射，心里都很坦然，因為所有可能的東西我都考慮過，哪些會有影響，會有什么影響。我說我可以保證絕對的把握，為什么？我講理由，首先軌道的模型大家都一樣，這個沒有任何異議，其次這種模型我解算出來也絕對沒有問題。當然我還檢驗過，STK是一個很好的衛星工具軟件，我算出來結果完全可以和STK互證。我還把我算出來的結果代到美國那個權威的程序中去檢驗也沒問題。理論根據和推理都是很清楚的，我沒什么可擔心的。”
當時有人說：“老楊，你就當是去俄羅斯玩一趟”，楊維廉說：“不行，我有很多問題要考慮，我已經解出來是正確的，而且我使用了旁證，而且我用美國另外一顆已經成功的星作了驗證。”
楊維廉說探月衛星的軌道設計對他來說其實很容易，設計中的大量時間花在與測控和控制與推進分系統的協調上。通常是楊維廉遷就這些分系統的要求，不斷地修改設計方案。“如果由我選擇，我有很多條軌道可以選，但是還要滿足測控的要求，我從理論上算出來，要控制多少很簡單，但是還要根據控制精度要求，在根據測控反過來在調整。有時要求比較苛刻，拿嫦娥一號衛星的軌道來說吧，以前沒有哪顆星需要變軌多達三次，而且研制月球軌道使還需要把以前的很多顆星的研制都結合起來。去滿足各種各樣的要求，雖然也不是特別難，但因為我的設計受到很多約束，從這個意義上講呢，我的難度很大，水平很高。”說到這里，這位66歲的設計師很開心地笑了起來。
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