远海大洋,远望6号航天远洋测量船正瞭望无垠星空,静待北斗“收官之星”飞天完成海上测控。
为了探索星空,必须征服大海。为追星而生的“远望七子”,始终深情凝望苍穹,协助中国航天创造一个又一个奇迹,将中华民族的飞天梦播撒向星辰大海。中国航天的高度有多高,远望号的航迹就有多远,而国防科大人的身影,伴随着中国崛起的进程,成为远望号40年驰骋深蓝的历史中不可磨灭的记忆。
“以国家任务作为我们的最大使命。”说这句话的金士尧今年已经83岁。40年前,他乘着第一代航天远洋测量船“远望1号”,在远征大洋的汽笛声中挥别陆上官兵,和其余21名国防科大的战友一道为执行“580”任务犁波耕浪、驶向深蓝。
“580”,是我国首次洲际导弹全程试验落点测量任务的代称,那次由十几艘舰船完成的远航,是新中国成立以后海军最大规模的远洋军事行动。为此任务登船的国防科大人主要负责执掌远望号“大脑”,即151-3/4型百万次双机复合计算机系统。
“这个任务是慈云桂院士争取来的。”金士尧回忆。将几平方公里占地的测量基地塞进一艘两万吨级的轮船,远望号因此有“海上科学城”之誉,它要驰骋浩瀚大洋,传统的海图定位方式不再适用,必须有一台精密计算机完成计算、控制等诸多现代化测量需求,否则“海上科学城”出不了海。
在远望1号执行“580”任务的金士尧
这个关系到远望号能航行多远的关键“大脑”,最初并没有打算交给国防科大负责。
1969年,有关部门召开关于测量船中心计算机方案研讨会时,慈云桂刚从牛棚被放出来,由人看管着去北京参与此次会议,警告他“只需听、不许发言”。会上的热议方案是做晶体管计算机、研制单机系统,有专家说,现在国产集成电路不过关,100万次机根本研制不出来,最多只能搞50万次的。按照多数人的思路,似乎更符合当时国情,也相对容易达成,但考虑到当时国际上的主流研究方向和计算机出海后的可靠性、稳定性等问题,这绝非最佳方案。慈云桂坐在下面听着,忍了又忍,终于把不准发言的规定抛之脑后,“呼”地站起来放了一“炮”:“我认为可以搞出100万次。”当时慈云桂所在的“哈军工”计算机系,与中科院计算所、华北计算所、华东计算所等国内计算机大院大所相比,只是一个“小弟弟”。慈云桂以当时学校研制的全集成电路鱼雷攻击指挥仪和441-B3型机举例,证明“哈军工”已经在集成电路、操作系统等方面有所突破。
讲到最后,慈云桂把目光转向国防科委领导:“这个任务让我们‘哈军工’计算机系干,你们给不给?”“为什么不给呢?”国防科委的领导当即表态,“这个任务就由你们干!”
就这样,慈云桂把整个718工程的带头项目——“远望1号”远洋测量船每秒100万次中心处理机研制任务给“抢”了回来。不巧的是,次年学校南迁,自哈尔滨搬迁至千里之外的长沙,计算机系被安置在一个原来属于农机校的场地内,他们自己动手扫除养鸡养鸭的房子、粉刷、拉电缆、发电……整整奋斗了两个月,终于将它改造成实验室,南方高温潮湿,计算机靠木盆放冰块降温来减少运行问题。在这样的条件下,他们完成了中心计算机即151机的方案、逻辑和工程化设计。
长沙当时没有成熟的计算机生产制造厂,一群人背着图纸北上,住在北京一个厂区临时搭建的木板工棚内,冬冷夏热,缺电少煤,在这里他们一住就是四年,且主动要求“给国家省钱”,出差补贴减半。1976年,151机好不容易进入调试阶段,却偏偏遇上唐山大地震,北京震感明显,“我们眼看着前面工厂的一个大烟囱摇晃两下,啪地拦腰折断了。”这种情况下,平地上的矮小工棚相对楼房反而更安全,那时候有人因为余震而离京,但151机的研制者却做出了“留下继续调试”的决定。楼房摇晃起来,尘土沙沙往下掉,他们拿块薄膜挡住机器,日夜不停坚持测试调机,直至完成生产任务。
1978年,151机的第二台单机研制完成。此外,他们还将151机的所有集成电路和调控程序等相当于计算机“灵魂”的重要资料交给另一家科研单位,帮助他们较快研制出了远望2号上的中心计算机。次年,在山东进行试验试航任务时,金士尧等教员带了20多名学生去,把约为七八个冰箱大小的151机抬上船,与船上雷达、双频、遥测等百余台设备互联成一体,使“大脑”能灵活指挥“躯干”。联调任务完成后,这20多名学生便留在了远望号上。
“可以说,这些学生就是为远望号而生的。”参加联调的张民选教授如此形容这些学生。这批75级的学员都是海军军人,他们来国防科大学习的目的只有一个——上船。有的学习硬件,有的钻研软件,一切所学都是为了在远望号上执行中心计算机的操作、控制、维修等保障任务。“这批学生里,有好几个后来成为了将军。”提起这批手把手教出来的“远望号学员”,金士尧等几个教员颇为自豪。
1980年5月1日,劳动节当天,一个有纪念意义的日子,包括远望1号、远望2号在内的4艘测量船、6艘驱逐舰、3艘护卫舰以及补给船组成的特混编队向浩瀚的南太平洋进发。22名国防科大人中,既有负责给“大脑”保驾护航的,也有负责保障“嘴巴”的。“远望1号的显示设备也是我们学校研制的,包括飞行曲线、机控显示等等数据都要靠显示设备‘表达’,相当于电脑显示屏,它做得越好,大家工作起来就越轻松。”当时老四系的陈炳富等人,当时也随之登船。22人风趣地给自己取名为“科大保驾队”。
出征远洋的远望1号船
初次航海,看海天一线、红日初升,大家的心情激动而愉悦。但好景不长,出海不久,151机就出了问题,数据总是提前清零,大家试了增设开关、降级处理等多种办法,十天内没有一个人去甲板上透气,睡不能入眠,食不能知味,没日没夜在机房攻关。随着预定发射导弹的日期临近,留给他们的时间一天比一天紧迫。每当有人来机房问“找出问题了吗”,他们都感觉呼吸更压抑一分,肩上的担子更沉一分。
紧张的弦绷到极限,突然有人灵机一动:“这是双机系统啊,为什么不让机器自己给自己看病呢?”他们选择其中一台当“医生”,另一台当“病人”,现场复现抓隐患,终于发现困扰众人十天之久的原来是一个软件编程的小BUG!真相大白!大家无比兴奋,十天以来第一次走上甲板,长长吐了口气。
故障排除后,再没有新问题出现。5月18日凌晨两点,远望号上灯火通明,进入八小时前的准备工作,“科大保驾队”向指挥部报告:“远望1号控制中心和中心计算机工作正常!”
一切准备就绪。机房空前宁静,除了151机的风机嗡嗡声和机械设备的咔咔声,所有人只能听见自己的心跳。突然,电波里传来洲际导弹全程飞行试验各测量台准备完毕的信息。
“各号注意,一分钟准备……5、4、3、2、1,牵动,开拍,起飞!”
遥远的南太平洋看不到导弹从大西北拔地而起的壮丽,听不见激动人心的轰鸣,但在国防科大人研制的显示屏幕上,我国首次洲际导弹全程飞行试验的实时轨迹一点点呈现。所有人不由自主屏住呼吸,心里描绘着导弹刺破苍穹朝预定海域飞来的画面。
我国首次洲际导弹全程飞行试验成功时
《人民日报》出版发行了号外
终于!耀眼的火球出现在编队上空,远望1号各监测设备先后发现目标并进行有效跟踪,151机显示了落点的正确时间和地点,引导飞机完成了打捞任务。
“洲际导弹资料仓回收完毕。”随着这声尘埃落定的报告,我国首枚洲际导弹全程飞行试验成功,标志着我国拥有了自己的“核长矛”!在全船上下一片欢呼中,151机仍在静静打印着最后的测量资料。
七年之后,团队因在“580”任务和“远望号”中的研制工作荣获两项国家科技进步最高奖——特等奖。
“你们的东西早就装上船了!”唐丙阳教授和课题组人员首次上远望号调研的时候,船上官兵得知他们来自国防科大,笑容格外亲切:“你们的系统很好用啊!”
这一幕发生在上世纪90年代,官兵口里的“系统”,是指十年前就在船上“服役”的151机,而这一次课题组,是来给远望号送“医生”的。
以蒸汽轮机作为推进主动力的远望1号和远望2号,动力舱的温度常年在50℃以上,船上原本自带的动力设备监测报警系统误报率很高,被戏称为“祖国山河一片红”,派不上用场。一旦动力出问题,对于身处远洋的远望号来说,其故障很可能致命。机器不行,动力设备运行状态巡检任务全部落在机电部门的干部战士身上。在波涛汹涌的大海中,闷热狭窄的动力舱几乎令人窒息,劳动强度极高,而且查找故障费时费力,急需一套可靠性高的故障检测诊断系统。
当时801教研室的一个研究方向的就是故障诊断,一个偶然的机会,课题组老师得知了远望号船的这个需求,便立马奔赴基地交流对接,经过几轮的调研论证和方案设计,终于拿下了该项目——远望号测量船动力装置巡回监测与故障诊断系统,首期经费不多,但大家都很高兴:“我们是穿军装的,首当其冲就该为部队服务!”
项目拿下,现实困难摆在眼前——满足项目性能指标要求的专业化配套产品无法在当时的国内市场获取。除传感器外,系统的其他部分都得自行研发。因为系统必须赶在测量船维修的时候装上去,而维修不等人,所以工期也非常紧。已接近退休年纪的唐丙阳教授,他用自己瘦削的身躯顶住压力、冲在第一线。大家不分昼夜,没有周末和节假日,在这样紧张的全力攻关之下,1993年,第一期系统如期装在船上。
远望号测量船动力装置监测
与诊断系统显示控制台
起初,战士们没有把这个新来的“船医”当回事。他们习惯了嗡嗡嗡乱报警的老系统,不相信“机器可靠”,还是照旧按照自己的办法来。但是过了没多久,值班战士发现,“新医生”似乎“医术”高明!系统每次报警都很准确,误报率极低,还有深入分析诊断功能,依靠此系统,他们能大大减轻劳动强度,从高强度的值班中被部分解放出来,去完成其他事务。
1994年,在澳星再发射任务中随船保障的王宝和、陶利民等4名国防科大教员,得到远望号官兵的热情欢迎。教员们轮流值班,24小时都有人在船舱里“晃悠”,他们密切监视、亲身感受监测诊断系统的运行情况,同时,不失时机深入机舱,掌握动力设备运行的“一手资料”,以便接下来进行改良和系统升级。
等待卫星发射时,远望号静静停留在太平洋上,常年待在陆地上的教员很少能看见深海,那一次他们才知道,深海不如纪录片中所展示的那样蔚蓝,而是“墨汁一般的黑”。枯燥、单调、无聊,吃的食物哪怕第一次觉得再好吃,吃了一个月之后也只会“想吐”。“我们只是待了一个月,远望号的船员则是长年累月待在海上啊!”这次漫长的随船保障,令教员们感慨万千。
与此同时,口碑得到一致好评的“新船医”,在1997年又进行了一次升级,二期系统加装的传感器多达几百个,几乎覆盖了船舶动力系统的主要设备,并且采用分布式、模块化、标准化设计,系统的可靠性和可扩展性都大大增强。二期系统分别在远望1号和2号两艘船维修之时加装,出厂时都经历了一次海上全面测试,即系泊试验。系泊试验检测的就是船维修后的各项性能指标是否达标,其中也包括可靠性、环境适应性的全面考核,不避风浪,那次许多船上设备的相关研制单位科研人员都随船保障,“一上去就倒下一大片”,碰到风大浪急时,别说常人受不了,“就连船上的老鼠都受不了”。在这样煎熬的情况下,第二期系统经受住考验,其分布式监控诊断的先进理念和设计使得之后再加装其他系统很容易,于是,一直到远望1号和2号退役,它们都兢兢业业行使着“治病”之责,项目成果也因此荣获国防科工委科技进步一等奖。
2020年5月的一天,刚刚执行完长征五号B型运载火箭发射海上测控任务的远望5号航天测量船,向我校前沿交叉学科学院某教研室发来任务执行圆满成功的喜讯。虽然老师们已经记不清是第几次收到这样的喜讯,但“胖五”的成功发射还是让他们感到振奋和激动。
“胖五”成功发射
该教研室承担着为远望系列航天测量船研制高精度船姿船位导航系统的任务,他们的系统使得远望号远征大洋的“火眼金睛”更加明亮,在深海行驶也如在自家后花园一般轻松自如,不至于迷路。中国卫星海上测控部某领导曾评价:“你们研制的船姿船位导航系统直接改变了远望船的工作模式,这样的成绩却是由一群平均年龄不满35岁的年轻人取得的,不可思议。”
2019年10月,该教研室接到了远望6号航天测量船高精度船姿船位系统的研制任务。虽然之前团队已经成功为远望7号、远望3号以及远望5号航天测量船研制了多套同类型系统,积累了较为丰富的经验,但该教研室仍然从细节入手,以载人航天精神做事业,全身心投入到远望6号系统的研制任务中去,“5+2”“白+黑”再次成为了团队生活工作的常态。
“追星揽箭”的远望6号船
远望6号系统在某次温度试验过程中姿态数据曾出现了一个小刺,有人认为这个小刺幅度不大,不影响系统精度,且在真实环境中不可能出现如此剧烈的变温情况,可以不用考虑。但教研室主任郑佳兴认为航天设备无小事,坚持要查找出该问题的来源,于是大家一起加班加点、经过数日排查,该问题被准确定位并得以成功解决,类似现象在以后的试验中未再出现。正是以这种精益求精的态度做事,远望6号船姿船位导航系统装船之后做到了零问题、零维护、零保障,精度指标远优于规定要求。
今年正月,在疫情最严峻的时刻,该教研室的教员谭文锋从山东老家乘坐飞机赶往江阴某基地,为即将到来的精度鉴定任务提前做隔离准备。每次新系统正式应用前,都需要对其性能和精度进行鉴定,此次远望6号的鉴定任务落到了他头上。飞机到达无锡后,基地派车接他前往江阴。由于疫情影响,虽然谭文锋心里早有预期,但也没想到这么严格,一路上经过多次严格检查后,他被直接安置在隔离点接受隔离,最终在隔离点隔离了24天之后,于2020年2月20日顺利登上远望6号参加任务,负责试验数据处理以及协助软件操作等工作。
谭文锋(左一)与船员交流
远望号船体巨大,正常情况下晃动很小。因此,一开始谭文锋并没有感觉不适。但任务期间需要开展一次船体升摇试验,试验过程中船体晃动幅度很大,人在走廊和宿舍无法站稳,那是他第一次感到不适,尽管吃了晕船药,还是躺了一整天才渐渐恢复。
大海带来的颠簸没有被谭文锋放在心里,对他而言,最震撼的是在太平洋远航中,远望6号恰好遇到执行任务归来的远望3号的那一刻,那是谭文锋第一次见到远望号之间“打招呼”的方式:船员们整齐列队在甲板上,摇动旗帜,两船互相鸣笛问好。谭文锋感慨:“在茫茫大海之中见到亲人的感觉真好。”
在执行鉴定任务期间,在船上的教研室老师坚守自己的岗位,经过连续8个昼夜的奋战,惯导系统连续开机198小时。鉴定结果——系统精度远优于规定指标,为后续海上测控任务的顺利实施打下了坚实基础。在任务即将结束时,船上光姿组组长邀请教研室老师做一次学术报告交流,让船上相关岗位人员进一步了解该系统,便于后续操作使用,同时也让老师了解船上的需求与存在的问题,便于今后对系统进行完善改进,这样一个正反馈形式让大家都受益良多。
目前,该教研室研制的导航系统已经完成了对远望系列所有航天测量船的全覆盖,系统精度及可靠性等方面得到了中国卫星海上测控部的高度认可,有力保证了“天宫”“神舟”“嫦娥”“北斗”“高分”等航天发射任务的顺利实施。
从远望1号到远望7号,声声汽笛穿越40年时空,回响海天之间。国防科大人的足迹伴随着远望号行驶的航迹,在一次次追星揽箭中书写下光辉的故事。
“敢于战胜一切艰难险阻,勇于攀登航天科技高峰,让中国人探索太空的脚步迈得更稳更远,早日实现建设航天强国的伟大梦想。”
这是习主席在给参与“东方红一号”任务的老科学家回信中,对航天工作者的殷切期望,也是每一个为远望号的深蓝足迹贡献力量的国防科大人不竭奋斗的动力源泉。