都亨：为“神舟”保驾护航

　　2003年10月15日晚11时，又一块空间碎片向“神舟五号”靠近。500公里，400公里，300公里，100公里……坐标在移动着，监控室的大屏幕前，空前紧张。

　　都亨点开新浪网，看新闻。虽然在玩游戏，但他会随时上网，关注“神五”飞行的即时情况。

　　90公里，80公里，60公里……碎片以每秒7公里的速度飞行着，逼近，逼近。

　　40公里！它与“神五”擦肩而过。

　　网上显示：“神五”无恙，航天员无恙。

　　□本报驻京记者 吴晨光 徐 彬

　　一

　　它们围绕着地球，以每秒7公里的速度飞行着——至少是炮弹出膛速度的5倍。

　　这是一个异常庞大的群体。中国国家航天局提供的示意图上，它们像虫灾时的飞蝗——总数约为4000万个。从几十米长、重量数百吨的被废弃的“和平”号空间站，到以微米计量的火箭碎片，都是它们的“成员”。

　　“我们称之为空间碎片，又名太空垃圾。在‘神五’的轨道附近，这样的大碎片有8000多个。”都亨，中国国防科工委“空间碎片行动计划”首席科学家说，“它们与航天器的撞击速度约为每秒10公里。一厘米以上的碎片，就可以彻底毁掉飞船和卫星。”

　　都亨的心悬了起来，“神舟五号”已进入轨道。时针指向2003年10月15日上午9时24分，在飞船飞行10分钟之后。

　　此刻，这位68岁的老人没有出现在监控室，尽管这里的大屏幕上，可以直观地看到碎片们与飞船的距离，他选择了自己的办公室——中国科学院空间环境预报中心一层108室，打开电脑，玩“接龙”游戏。

　　“这是我消除紧张的方法，”他说，“游戏可以让人进入一种似想非想的状态。”

　　花白的头发垂下来，遮住他饱经沧桑的额头。

　　二

　　24岁的都亨用手理着乌黑的头发，来掩饰自己的尴尬。

　　1959年，已经从北京大学地球物理系本科毕业的他，正在接受该校的研究生入学面试。考官们的问题很难，他被一再问住，而他未来的导师——赵九章先生，则笑着给他打圆场。

　　都亨成了赵先生的弟子。在他面试的那年，苏联发射了世界上首颗人造卫星。“当时，那是一件神奇的事情。”他说，“我没想到，研究生毕业后，我也会进入到航天的领域中。”

　　1965年，都亨追随赵九章，进入中科院地球物理所工作。赵先生时任所长。“老师对科学发展非常敏感，”都亨说，“当时地球所研究的范围包括地质、海洋和大气等领域。苏联的卫星发射以后，他注意到航天将有发展，马上组织我们一群人搞这方面的研究。”

　　“两弹一星”奠基人赵九章提出的 “四条腿治学”的理论，给都亨留下了难以磨灭的印象。赵先生说，要全面均衡地发展，向世界看准、向空中看准，另外要向地面看准，学习模拟一定要有，理论研究也必须要有。

　　1968年，都亨等研究者接到了重要任务——为即将发射的“东方红”卫星测算“高能粒子的辐射量”。“在宇宙中，有各种各样的高能粒子，诸如正电子、负电子，”都亨介绍，“它们会以109电子伏特的能量打在航天器上，造成计算机死机、卫星轨道偏离等问题。对其进行计算，是保证航天器安全的手段。”

　　35年前的条件今天难以想象。没有现成的公式，只能依据卫星轨道的曲线；没有电脑，只能用珠算，以及摇一圈就累加一次的“手摇计算机”……

　　三

　　计算是从“神五”发射前不久开始的。某国大使馆的照会发到中国神舟五号的指挥部门，称：愿意帮助中国测算飞船进入轨道后，如何避开太空垃圾的撞击。

　　“中国一直强调‘神舟’的各个环节都要自力更生。”都亨说，“在这个最后的环节里，我们还是要依靠自己。”

　　但这是一项异常庞大的工作。世界公认的数据表明，能对航天器构成致命威胁的太空碎片共有9300多个，所以你需要算出每一个的轨道。而“神五”在太空中飞行的时间是近24个小时——8万多秒，你也有要保证每一秒中，飞船与碎片都不会相遇。

　　“在这里，每个碎片的‘轨道根数’非常重要。”都亨说，“只要你掌握这个数值，根据开普顿定律，所有数据就会一目了然。当然，这是建立在掌握大气环境变化规律的基础之上。”

　　测算用了三天时间。但在此前，他们已经花费了大量精力去收集“轨道根数”。“所谓十年磨一剑。”都亨说，“对于这些数据，我们一直留意着。从网上、从国外同行的资料里，不停地积累，大半年的时间都被耗在这里。”

　　“神五”的“发射窗口”就这样确定下来。所谓窗口，是指适合起飞的那一段时间。按照都亨等人的提议，飞船避开了三个可能与碎片相撞，或者会受到其他太空不利环境的“禁飞区”。

　　15日，白色长烟中，飞船如期发射。

　　四

　　空间碎片的概念是美国人在1978年提出的。此时，都亨已经陕西工作了9年。席卷全国的“文革”让赵九章先生不幸去世，而都亨所在的单位也更名为“505所”，并从北京迁往西安。

　　1979年，都亨终于随单位回到了阔别10年的北京。“505所”同时更名为中国科学院空间物理研究所。

　　“没有导师，我们在迷茫中前进。”都亨说，“但赵先生的治学方式影响着我：要学以致用。”1983年10月，都亨以访问学者的身份赴美，进行了为期两年的考察学习。他说，“那时候，我第一次听到了空间环境这个名词。”

　　“863计划”中，都亨出任“空间站外环境和空间物理”概念研究论证组组长。“在当时的中国，空间环境科学还是一个不太被人认知的学科。”都亨回忆说，“人们把大量的精力投入到航天器本身的研究中，那里有太多的问题等着解决。”

　　一本已经泛黄的《空间站外环境和空间物理概念研究报告》，记载着当时中国科学家对空间环境的认识：那是由各种形态的物质、场和波动组成的综合环境系统——包括中性气体组成的高层大气、由不同能量带电粒子组成的电离层、辐射带，还有微小颗粒组成的微流星和空间碎片……据美国航空航天局统计：1977—1982年间，在339次已知原因的航天器故障中，有16.5%是由于环境原因引起的。“天空实验室”的提前陨落就是一个例证。

　　五

　　就是这片宇宙，浩淼无边而充满风险。

　　2003年10月15日晚11时，又一块空间碎片向“神舟五号”靠近。500公里，400公里，300公里，100公里……坐标在移动着，监控室的大屏幕前，空前紧张。

　　都亨点开新浪网，看新闻。虽然在玩游戏，但他会随时上网，关注“神五”飞行的即时情况。

　　90公里，80公里，60公里……碎片以每秒7公里的速度飞行着，逼近、逼近。

　　40公里！它与“神五”擦肩而过。

　　网上显示：“神五”无恙，航天员无恙。

　　“空间碎片是我们能够最直接感受到的危险。”当时盯在现场的龚建村说——他是都亨的弟子，中国科学院空间环境研究预报中心常务副主任，“而高层大气的密度和温度、飞船轨道中高能粒子的通量分布、太阳辐射的强度、地磁场的强度等，都会对飞船造成影响。”

　　空间环境预报中心的主要工作，是提供飞船发射所需的远、中、短期环境预报，对发射期间内可能出现的灾害性空间环境事件——如地磁暴、太阳质子事件，包括空间碎片的飞行轨道——发布警告，并预测危害可能对飞船产生的影响。

　　“这与天气预报的功能相仿，”龚建村说，“但我们的另一个任务是，要告诉飞船如何躲避这些危险。比如，当大量高能粒子袭击时，计算机系统应该关闭。”

　　六

　　都亨，是中国空间环境预报学科的创始人之一。

　　“是中国921载人航天计划促进了这个学科的诞生。”都亨说，“因为要载人，所以飞船的安全性非常重要。当时有人对我们的工作不理解，我就半开玩笑地对他说：除非你坚持两点，一不怕苦，二不怕死，这个工作就可以不做。”

　　开辟新事业的难度来源于两方面：一是资料奇缺——这是所有新学科面临的共同问题，二是经费欠缺。都亨告诉大家：只要在公开场合，只要有发言机会，就要强调这个学科的重要性，争取最大的支持。

　　“我们仍然采用了以课题来发展学科的方式。”都亨说，“从1990年代初开始，我们先后进行了‘空间环境模式’、‘大气一号气球卫星’、‘实践四号卫星’等多个课题的研究。课题为我们带来了经费，研究人员逐渐固定下来，带动了新学科的发展；而不断总结出的理论又可以指导课题中的实践。我很感谢赵九章先生，‘四条腿走路’让我受益匪浅。”

　　1992年，都亨被任命为中国载人航天计划飞船应用系统副总设计师，兼任空间环境预报监测分系统主任设计师，直到1995年退居二线担任顾问。此间，中国空间环境研究预报中心正式挂牌。1999年11月，64岁的都亨再次受命：出任国防科工委“空间碎片行动计划”首席科学家。

　　“今后，载人飞行将是我们航天飞行的重要组成部分，次数将越来越多，规模也将越来越大。避免神舟飞船及其他昂贵的大型卫星被空间碎片撞击，已是刻不容缓的任务。”在2001年公布的中国《空间碎片行动计划》中，国家提出了这样的要求。

　　七

　　在成功地避开了碎片们的撞击，避开了太空中不利环境的干扰后，2003年10月16日清晨，“神舟五号”平安落地。

　　都亨赢了很重要的一局牌，他长出了一口气。

　　“‘神舟五号’落地的时刻，恰恰是我们可以透过天文望远镜用肉眼观测到空间碎片的时刻。”他说，“碎片可以反射太阳的光辉，所以，在每个清晨或者黄昏，它们像流星一样闪烁着，出现在天文望远镜里。”

　　在都亨等科学家的努力下，中国对于空间碎片的研究已经取得了初步进展：他们研制出25厘米车载望远镜和65厘米望远镜，利用现有设备参加了“国际空间碎片协调委员会”组织的“陨落期国际联盟”，发现了不少未知碎片；他们建立了小型空间碎片数据库，初步分析出各种来源对空间碎片发展趋势的影响；他们掌握了发射和在轨运行的碰撞与预警技术，自主研制了空间碎片初级预警系统；他们掌握了风险评估技术，形成了完整的防护设计工作链……

　　而都亨为此付出的代价是：逐渐增多的皱纹，加快变白的头发，以及“神舟五号”飞船升空后那无比的激动、焦虑、担心和渴望——对身体和精神的折磨。

　　今天，走进监控室，你仍能在大屏幕看看到“神五”轨道舱与碎片们飞行的轨迹。载人舱已经返回，而轨道舱还要留在那里继续飞行。一块块碎片飞驰而来，坐标在不断变化。近了，又近了！科学家们的工作还要继续。

　　八

　　工作继续深入。2003年12月25日，都亨主持了中国国家航天局空间碎片研究工作会议。“你可以看到空间碎片的演变过程，”他指着会议提供的资料图说，“1960年，在地球的周围几乎看不到任何垃圾，而今天，这些东西已经将我们生存的空间包围起来。”

　　空间碎片形成的道理与地球上的污染一般无二。在发展航空事业的最初阶段，人们没有注意到这个问题。宇航员会把生活垃圾随手丢出飞船；他们在太空行动时，身上携带的钳子、扳子也可能飘走；而废弃的空间站、火箭爆炸后的碎片，都可能成为今天航天器的“杀手”。

　　中国国家航天局的一位官员指出，中国对太空的污染尤其值得关注。“我们发射上天的卫星占世界总数的1%，但制造的太空垃圾占到了3%。”

　　“减少太空污染，也是我们的主要工作之一，因为太空同样是人类的生存环境。”都亨说，“但我们不能因噎废食，宇宙中有无数的奥秘和资源等待探索，人类对这个未知世界的研究永远不会停步。”

　　权威资料表明：在下一个五年计划中，中国的“空间碎片计划”包括：利用光电望远镜和精密雷达，初步形成对10厘米以上的空间碎片的监测能力；逐步构建自己主编的空间碎片数据库；完善基本的地基(地面探测)模拟实验条件；编制防护手册，初步建成防护设计专家系统，具备对航天器设计方案进行风险评估和优化防护设计的能力等。

　　日前，国防科工委与中国科学院正在联合筹建中国空间碎片预警中心，都亨的新挑战开始了。

　　●关注理由

　　“神舟五号”的成功发射，使中国成为世界上第三个把人类送入太空的国家。

　　航天员杨利伟因此成为英雄。但如同传媒评论的那样——他是一个被群体托起的符号。在他的背后，有着七个系统、近百个子系统、数百个单位，以及难以计数的人的支持。

　　任何一个环节出了问题，英雄都不可能诞生。

　　每一个环节都有着动人的故事。这里要讲述的是一位68岁的老人。当其他人把目光聚集到“神五”上时，他却遥望着飞船经过的轨道。流星雨、高层大气、高能粒子……尤其是飞速划过的空间碎片，都可能给载人飞船致命打击。

　　他的任务是为飞船“保驾护航”。