空间科学“最亮的星” | 孙辉先：满腔赤诚，勇攀航天电子技术之巅

孙辉先

　　孙辉先，博士生导师，中国科学院国家空间科学中心，长期从事空间综合电子技术和空间飞行器有效载荷系统集成技术方面的研究，参加过载人航天、探月工程等国家重大科技工程研制与工程管理工作，为我国的航天事业，特别是为有效载荷的研制、系统集成与技术发展做出了卓越贡献。曾先后担任过实践五号卫星副总设计师和应用系统总设计师、载人航天工程应用系统副总设计师、嫦娥一号卫星副总设计师和有效载荷总设计师、中国科学院月球与深空探测总体部总工程师、中国探月工程副总设计师等要职。 

　　2007年荣获全国五一劳动奖章，曾获得中科院有突出贡献的中青年科学家荣誉称号，先后获得国家科学技术进步特等奖两次，一等奖一次，三等奖一次，获部委级科技进步奖多次，国家空间科学中心荣誉奖章金奖等荣誉。 

　　摆脱地心引力的束缚，飞向广袤无垠的太空，探索未知的宇宙，无疑是一项神圣而光荣的事业。一批又一批追梦人的奋斗，才将一个个不可能变成可能。 

　　勇于担当，砥砺前行引创新 

　　上世纪九十年代初，我国载人航天工程正式启动。孙辉先所在的研究室承担了飞船有效载荷公用设备分系统的研制工作。该分系统主要负责飞船上各种探测仪器和科学实验装置的信号采集、处理、存储、传输以及各有效载荷状态监测与运行管理。该分系统对于飞船上有效载荷的正常运行与成果的获取至关重要。 

　　在梳理任务需求时孙辉先发现与以往任务有诸多不同。第一，飞船的载荷量种类多、工作模式复杂，有的飞船要配置四十多种载荷设备；第二，各艘飞船有效载荷的配置各不相同，工作模式和管理需求差异很大；第三，载荷数据的获取、存储、与传输的需求较以往的卫星项目数据量大、速率快、存储和下行数据传输的要求高。如何能设计出一套架构合理、接口简单、同时能适应各艘飞船不同的载荷配置和多种工作与管理模式的有效载荷公用设备成为当时亟待解决的问题。 

　　面对巨大的挑战，孙辉先认为首要工作就是资料调研，要了解美国、欧洲等航天先进国家和组织是怎样解决复杂航天系统数据管理与传输问题的，了解航天器数据管理系统技术发展的历程和目前先进的前沿技术。那时我国还没有互联网，孙辉先只能和研究室同志到相关的信息情报部门通过检索卡片、记录检索号，再到资料库借阅缩微胶片，在暗室的幻灯机上查看资料，记录有参考价值的文件页码，再到复印室将选中的缩微胶片页面放大复印成纸质文件。这样累计选出和复印出的资料有几尺高。在查阅大量资料后，他终于了解了国际上复杂航天器的技术发展历程，和当时以阿尔法空间站（及后来的国际空间站）数据管理系统为代表的技术前沿。发现基于1553B总线的分布式数据管理系统架构具有接口统一、结构灵活、便于系统重构、能适应各艘飞船不同载荷配置需求的特点。可以很好地满足我国飞船有效载荷系统的需求。随后，他果断地提出要将这种架构应用到有效载荷公用设备分系统的研制任务中去。 

　　然而，新方案的提出并不是一帆风顺。孙辉先的提议遭到不少载荷研制单位的反对。部分兄弟单位认为1553B总线接口太复杂，很难掌握，要求继续沿用传统的选通、时钟、数据三线制通信方式。也有的单位建议学习和采用欧洲的OBDH总线方案。面对时间紧、任务重、外界的质疑与内部不理解等种种困难，孙辉先并没有丝毫动摇，他依旧坚信基于1553B总线的分布式架构的数据管理系统的优越性，并下决心要将这个技术方案落地生根。为此他全心投入，组织了一支短小精干的队伍，不断地查询和学习相关资料，了解1553B总线更详细的特性，购买器件、设计电路板，反复研讨、实验。尽管当时的实验条件比较艰难，但他和他的团队迎难而上，经过短短数月的顽强拼搏，这支团队很快掌握了1553B总线技术，并建成一套基于1553B总线，具有十几个终端的演示系统并测试了其性能。演示系统的建成和正常运行大大增强了采用这一先进技术的信心。飞船系统主管电气部分的副总师在参观了这套演示系统以后，高兴地决定整个飞船系统的数据系统也采用这一技术。这一技术在实践五号卫星上首次实现在轨验证。从神舟一号开始的我国所有神舟飞船、货运飞船、天宫实验室等一直在沿用这一技术。经历多次改革创新，它还被推广应用到双星计划、嫦娥卫星等多种型号任务中。该项技术的推广与应用，可以说是硕果累累。后来多种卫星型号，也都采用了这一技术，几乎成了我国空间飞行器数据系统的标配。 

　　矢志不移，笃定航天洒汗水 

　　没有一蹴而就的成功，前行的路总是充斥着荆棘与心酸。然而，他坚信若想成功，必须莫畏前路艰辛，放手去搏。 

　　1984年，研究室派他去美国学习，当时正值中科院研制的天文卫星下马，好多好心人劝他，千万别学与卫星有关的学科了，科学院搞不了卫星。他却坚定初心，来到新墨西哥大学电机与计算机工程系做访问学者，仍然执着地希望在这里能够得到进一步的提升，待回国后继续为祖国的空间科学事业做贡献。到美国之后，度过了初期的不适应期和磨合期，有着丰富实践经验和很强动手能力的孙辉先很快像一块璞玉一样焕发出光彩。孙辉先没有忘记自己来此的初衷，他向系里提出了自己想参与“自适应信号处理”等有关研究项目的申请，却因新墨西哥大学电机与计算机工程系的多数研究课题与美国军方的拉斯拉莫斯国家实验室相关，这些项目比较敏感，一般都拒绝中国大陆学生和访问学者参与。孙辉先意识到，在美国他无法再深入接触自己真正想做的事情，于是他萌生了提前回国的念头。 

　　孙辉先在美国新墨西哥大学电机与计算机工程系系统实验室做研究工作 

　　1986年，孙辉先回国加入卫星数据收集平台的研制工作。这种数据平台要求适用于恶劣的野外环境，并能在气象、水文、山体滑坡、海洋航标自动监测等领域广泛应用。因此，去野外布点安装卫星数据收集平台便成了必需的工作。提起1991年冬为曹妃甸灯塔安装数据收集平台的工作，孙辉先至今记忆犹新。当时的曹妃甸并非是今天围海造田的钢铁基地，只是古滦河在渤海湾中冲积出来的一个带状沙洲。由于水浅，孙辉先一行人只能乘小艇登陆。深冬的海上，北风怒吼，巨浪翻滚，他们所乘坐的小船犹如一片飘荡的树叶，巨浪袭来，小船瞬间被吞噬，身穿厚厚棉衣和桔红色救生衣的科研人员不断接受着凛冬海水的洗礼。即使在这样艰辛的环境中，科研人员也不畏艰险，在翻滚巨浪和怒吼北风中奋勇直前，坚持不懈。终于他们研制生产并安装了八、九十台数据收集平台和数台接收机。平台布点东至山东半岛最东头的成山头，西至新疆，北至大兴安岭，南至南海岛屿许多人迹罕至的地方，这些数据收集平台在气候环境、水文监测、海洋航标等领域中发挥了重大的作用。该项目荣获中科院科技进步一等奖和国家科技进步三等奖。 

　　脚踏实地，严慎细实奏凯歌 

　　八十年代末期，实验室着手于研究设计数据接收系统、造纸定量与水分控制系统、液体流量计等。然而，无论大环境的形势如何，孙辉先都时刻坚信：困难只是暂时的过渡，发展空间科学事业仍是努力的方向。 

　　一个看似偶然的机会，让孙辉先接触到实践四号卫星的相关任务。他清楚地意识到，这是一个转折的机遇，也是一个练兵的机会，但不是所有人都能清醒地意识到这一点。为了说服大家参与此次型号任务，他尽心尽责、最终成功打消团队成员的疑虑。团队成员团结一心、全心全意地参与此次型号任务。这次任务是机遇更是挑战。团队不仅仅要保质保量地完成任务需求，更要突破嵌入式计算机空间环境适应性，包括抗辐照等关键技术难题。正是这次任务，让他以及他的团队得到了历练，取得了空间仪器设备的研制经验。 

　　后来他们参与了实践五号卫星、神舟飞船等多个航天型号任务的研制工作，稳扎稳打所走过的每一个脚印，让上级领导、兄弟单位看到了他们的实力，他们的合作精神，以及他们的责任意识。正是因为这点点滴滴的积累，他们在业内得到了广泛的认可，为实验室后续的发展夯实了基础。 

　　在“双星”项目期间，孙辉先和中方的相关研制团队曾去往英国伦敦帝国理工大学，做探测仪器的预集成实验。这是一项将我方研制的有效载荷数管设备与欧洲科学家研制的探测仪器进行对接的实验。起初，帝国理工大学的科技人员对我方的能力存疑，会谈时，我方提出用一个月的时间完成全部实验，英方负责人却摇摇头，认为这是不可能的，他们认为这项实验至少要三个月时间才能完成。 

　　但我方并不是信口开河，而是自信而有底气的。孙辉先的底气源于他们所付出的汗水，他所带领的团队，早已仔细分析过所有预集成接口的相关手册，并多次完成过模拟对接实验，逐条检查过是否存在纰漏。 

　　与欧洲科学家共同完成双星计划有效载荷预集成实验 

　　实验开始时，我方研制的有效载荷数据管理系统的设备全部接好，只待后续逐个接入欧洲研制的五台探测仪器。欧空局的技术代表按照约定的接口要求逐项测试我方设备参数，确认完全符合要求后，就将第一台设备（帝国理工大学研制的磁强计）接入，结果不能正常工作。将磁强计退出连接后，分别测试双方设备，结果均正常。再次将磁强计接入后，仍不能正常工作。一时间气氛陷入微妙的尴尬之中。孙辉先思考良久，向英方代表提出看看他们电路图的要求，英方代表不情愿地耸耸肩说，我们的系统绝对没问题，但还是让他查看了电路。孙辉先很快找出了问题所在，原来英方工作上存在疏漏，英方仪器接口设计与欧空局规定的接口协议不一致。找出根源所在之后，这个问题当天就得到了圆满解决。英方专家对我方的表现相当满意，很快转变了态度，建立起对我方团队的信任。不仅在当晚热情招待了他们，还把以后的工作放心地交给他们去做。最后我方只用28天的时间就圆满完成了全部对接实验。这件事成为孙辉先在双星工作中的一段佳话，至今仍时常被人们提起。 

　　“做人要踏踏实实，一步一个脚印，而且应当胸怀宽广，有责任有担当。其次是要养成良好的学习和研究习惯，搞科研要扎扎实实，来不得半点虚假。”孙辉先用行动印证了自己的话语。 

　　少年好学，青年担纲，年过古稀未伏枥，犹向苍穹寄深情。从载人航天到探月工程，孙辉先站在空间技术的前排，与宇宙对话；不忘来时路，心系梦归处。我们应该继承和发扬像孙辉先等老一辈学者务实勤奋、持之以恒，将个人抱负融入到中国梦、航天梦之中的科研作风。 

（供稿：研究生第一党支部）