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余梦伦:转入计算数学专业的火箭弹道设计专家

2023/6/26 9:58:41  阅读:35 发布者:

余梦伦1936年出生在上海一个普通药剂师之家。余梦伦的父亲是个有闯荡精神且很勤奋的人,他原本在老家浙江余姚务农,后因生活所迫,十几岁便背井离乡到大上海谋生,由于读过几年私塾,几经周折进一家西药房当了学徒,刚开始既不懂药学知识也不会英语,但他知道,要在这里干下去,必须尽快学会这方面知识,于是一边工作,一边见缝插针学习,下了班挑灯夜战更成了家常便饭,硬是凭着这样一种不怕吃苦的精神学会了英语,并考取了药剂师证,尽管如此,余梦伦父亲仍不断学习。

  余梦伦从记事起,就看到家中到处都是医学和英文书籍,父亲一有空便与书为伴。正是这种耳濡目染的熏陶,余梦伦上学后学习很用功,特别是随着年龄的增长,学习更加刻苦,成绩一直不错,尤其数学成绩很好,从小学到高中在班级里始终名列前茅。

  余梦伦是南洋中学1952届校友。“初中三年的学习,受到南洋中学老师热情的教导,使我懂得了学习对人生的意义。”1952年,余梦伦进入上海虹口高级中学,这所学校陆续培养出了邓景发、余梦伦、费维扬、孙承纬、林国强等5位院士,走出了‘北斗三号’副总设计师沈学民等杰出校友,以及翁渝国、徐景新、钱曼华、黄美林、白永毅等一大批跻身医学、文学艺术、体育、教育、商业等领域的佼佼者。

  1955年在上海虹口高级中学毕业后,余梦伦以优异成绩考上北京大学数学力学系,巧的是,在北大教他线性代数的丁石孙老师,是南洋中学1940届的校友,丁老师教学又教人的风格,使学生深受教育。

▲从力学专业转入计算数学

   来到北京,余梦伦顾不上欣赏这座历史古城的优美风光和人文胜景,一头扎进知识的海洋,如饥似渴投入学习当中,每天宿舍、教室、图书馆三点一线成了他的生活常态,尤其在图书馆里,常常是闭馆时才恋恋不舍离开的学生。节假日,同学们都出去玩了,他仍在埋头学习。3年后余梦伦开始专攻计算数学,曾受教于周培源、丁石孙两位科学大家,在校期间他还多次聆听了钱学森的学术报告。科学大家们渊博的知识,深深影响着余梦伦,敬佩之余他暗下决心,一定要加倍勤奋的学习,争取将来也成为一名有造诣的科学家,献身祖国科研事业。

  如果一直学力学专业,也许爱思考又涉猎广泛的余梦伦毕业后,会成为一个力学专家, 就像教他理论力学的老师周培源一样。然而,有时候一个看似轻巧的选择,会改变人一生的命运。

  余梦伦大学三的时候,根据国家科学规划和发展计算技术等的“紧急措施”,北京大学数学力学系新成立了计算数学专业,专业主任徐献瑜先生多次在系里举办讲座,动员数学和力学专业的大二学生们转入计算数学专业继续学习。

  徐先生告诉年轻的学子们:"计算机的诞生是出于军事目的,目前的应用领域也是以军事为主,可未来,科学计算是计算机发展的重要方向。现在,我国将有自己的第一代计算机,可是计算机人才还几乎为零,因此,国家决定成立计算数学专业,为我国计算机事业培养人才。"

  在当今 ,计算机在各个国家都是热门专业,而在当时却需要多次动员。当时的北大,最热门的选择是纯数学,力学次之,计算数学不过是一个分支学科,学生们对此几乎没有任何了解,老师们连讲课的教材都没有。

  在徐先生的讲述中,余梦伦动了心。他在徐先生描绘的蓝图中看到了自己的方向和目标,毅然决然地报了名。没想到,他是55级力学二班唯一报名的学生,自然也是唯一被选上的学生。也许这是余梦伦一生中做过的最冲动的决定,这个决定影响了他一生。

   新成立的计算数学专业师资、教材都缺乏,第一年和数学专业一起上课。在研究数学的过程中,余梦伦渐渐发现数学的重要性。数学注重抽象思维,它可以培养你的思想方法,调整你考虑问题、分析问题的角度。因此,数学有助于你抓住最主要的矛盾,扬弃次要的琐碎的问题。另一方面,数学注重逻辑,通常考虑两个事物之间的逻辑关系。人们在处理很多事情时都会碰到这个问题。也许,这种能力有的人可以从实际生活中锻炼出来,但接受过数学训练的人,思路会更清楚。

  第四年,计算数学专业有了自己的课程安排,徐献瑜先生、胡祖炽先生都来给学子们上课。如果说,徐先生是余梦伦选择计算数学专业的引路人,那么胡先生就是余梦伦的灯塔,是他的目标、前进的方向。

   在余梦伦眼里,胡先生一直默默工作、"老黄牛"般地奉献着。最重要的是,他也不爱表达、不擅表达,凭着刻苦钻研取得了很大的成绩,这让同样不爱表达的余梦伦看到了自己的努力方向。

  在余梦伦大学四五年级的时候,正是我国计算机事业发展之始,国内纷纷仿制苏联计算机。这时北大计算数学和无线电的师生们,在当时我国计算技术的先驱张世龙老师的带领下,开始自行设计"北京一号"小型数字计算机,并于1958年设计成功、交付空军使用。

▲计算机就是他的武器

  同年师生们又开始“红旗”数字计算机的设计工作,这是我国国内最早自行设计、指标先进的数字计算机之一。余梦伦和同学们一起投入到"红旗"计算机的研制工作中,学数学的学生不懂电子学方面的技术,采取边学边干的办法,逐步掌握门电路、磁芯存储器等方面的知识,为我国计算机技术的发展作出了在余梦伦看来"微不足道"、实则非常重要的贡献。

    196046日,余梦伦提前毕业,被分配到北京南郊的国防部五院一分院,一个叫东 高地的地方,一待就是50多年,再也没有挪过地方。*

  “我当了五年的兵,但是没有拿过枪。”他呵呵笑着聊起往事。

   直到穿上军装,余梦伦还不清楚自己所学的数学专业和搞卫星火箭有多大关系。他的武器是一台老旧的手摇计算机,每天坐在角落的位置里,有需要计算的就拿来给他,他都能够在最短时间内送上准确的答案。这,即是余梦伦步入导弹火箭弹道设计领域之始。

    1960115日,我国东风一号导弾发射成功,这让参加工作不久的余梦伦备受鼓舞,也大大激发了他的科研热情。没多久,通过对东风一号导发射数据的分析,他提出了"三维弹道运动方程"。这一方程的提出,改进了弹道设计方法,保证了落点精度,为我国火箭弹道设计打下了坚实基础。一位24岁的年轻人能取得这样有价值的研究成果,令研究院领导和前辈们对他刮目相看,认为他是个难得的人才。不久,为了更好地集中人才搞弹道设计工作,单位专门成立了"弹道组",余梦伦成为组员之一。

  上个世纪70年代初开始,组织安排余梦伦参与我国卫星运载火箭的弹道设计。运载火箭的弹道设计,由于精度要求高、计算量大,被称为火箭发射设计中的灵魂,因此如何设计出既省时又能提升火箭运载能力的优化弹道至关重要。接受任务后,余梦伦废寝忘食地查资料、做计算,经过反复研究,很快制定出"小推力弹道方案",通过推力程序优化法,使火箭运载能力提高了25%。这项突破性技术成果获得了全国科学大会奖。

   此后,余梦伦屡担重任。1984年,我国需要发射一颗地球同步轨道卫星,当时因一些特殊原因,设计出来的弹道方案不够理想,要么安全性不高,要么不在测控范围内,于是余梦伦连轴转了数日,最终设计出一条最优弹道,成功解决了原有方案的不足。

    1985年,面对高空风对火箭飞行的影响这一技术难题,余梦伦设计出"高空风弹道修正方案",为解决这一难题打下了良好基础。同时,余梦伦以自己的原始研制记录,有力批驳了美国一些别有用心的人抛出的所谓"中国在卫星发射服务中从美国获取了高空风弹道修正黑路"的传言,在世界航天界以正视听,维护了祖国声誉。

  上世纪90年代初,我国开始接受发射外国卫星任务,刚起步时出现了火箭产生的运载能力不足问题,针对这一情况,余梦伦大胆提出"火箭总体参数和弹道一体化设计的弹道方案",为一年半按时实现对外发射合同争取了时间。这个设计方案为我国成功发射外国卫星提供了保障,后来获得国家科技进步一等奖。

  在航天事业中,余梦伦所做的弹道设计工作是用数字征服太空的工作,每一个计算数据都容不得出现丝毫差错,否则后果不堪设想。而作为一名出类拔萃的弹道设计者,他不仅有严谨的科学态度和一丝不苟的职业精神,能设计出最佳方案,更能在遇到突发事件时正确判断、果断处理,化险为夷。

    1996年我国准备用长征3号火箭发射香港亚太通信公司向美国休斯公司购买的一颗"亚太一号 A 卫星"。当一切准备就绪,谁知临近发射时,美方突然在安全飞行方面提出一些问题,叫停了发射。当时我国进入国际商业航天市场不久,此次发射如不能如期实施,势必对我国造成不良影响。面对这种情况,余梦伦想:设计方案是经过双方认可的,既然美方临时提出问题,我们就要通过自己的实力解决这些问题,用我们的智慧征服美国人。于是他立即着手对飞行弹道安全方案进行全面分析、深入计算,很快提出了一套新的安全飞行方案。设计完成,余梦伦立即带着方案赶赴美国,在新方案讨论中,以充分的理论根据、精确的数据和大量图表,解答了美方以前提出的问题,方案最终得到美国专家一致认可,同意亚太一号 A 卫星发射任务继续执行。

▲果断判断长征3号运载火箭发射成功

   發射前,为了确保安全,有关领导决定,弹道设计人员必须与卫星发射基地安全控制指挥协同工作,并指定余梦伦担此重任。受命后余梦伦与安全控制指挥精心研究,制定出发射后一旦火箭出现故障,需要炸毁的判断决策、下达命令的操作程序,决定如果意外发生,由余梦伦举手示意,安全控制指挥见到手势即下令炸毁火箭。

   万事俱备,发射进入倒计时,"10987654321",随着一声发射号令,长征3号运载火箭点火起飞,拔地而起冲向云端。余梦伦的眼睛紧紧盯着监控屏幕。5秒过去,一切正常;10秒过去,一切正常……然而没想到20秒过后,火箭安全控制系统突然显示"飞行异常"。一时间指挥部所有人的心都提到了嗓子眼,呼吸变得急促起来。在这以秒计算的关键时刻,承受着巨大压力的余梦伦,一面目不转睛看着地面接收到的实时测量数据,一面在脑海中急速缜密分析着,几秒钟,仅仅几秒钟,他果断做出火箭飞行正常的判断,没有发出和安全控制指挥事先约定的手势信号,火箭按预定程序继续飞行。最后,长征3号运载火箭准确无误地将美国卫星送入预定轨道,不仅使国家免受巨大经济损失,更为祖国航天事业争了光。

  事后,领导和同事们都对余梦伦伸出大拇指表示敬佩。毋庸置疑,余梦伦之所以能在关键时刻做出精准判断、果断抉择,来自于他多年对弹道设计理论的刻苦钻研,来自于他在浩如烟海的数字海洋中长久遨游的知识积累,来自于他在一次次智慧与难题较量中的经验总结,尤为重要的是来自于他危急时刻勇于担当、敢于负责的精神。正因如此,1999年余梦伦当选中国科学院院士,成长为我国航天飞行力学和火箭弹道设计专家。

余梦伦,科学院院士,1936118日生于上海,浙江余姚人,航天飞行力学、火箭弹道设计专家,中国科学院院士,国运载火箭技术研究院总体设计部研究员。1952年南洋中学初中毕业,升入上海虹口高级中学,1955年考入北京大学力学系力学专业;1960年毕业于北京大学数学力学系计算数学专业,被分配到国防部第五研究院一分院总体部;1966年进入航天一院一部11室工作;1986年—1995年任航天一院一部111组组长;长期从事航天运载火箭的弹道设计和发射工作。参加了中国多种型号产品和长征二号、长征三号等系列运载火箭的研制工作,1985年,提出运载火箭高空风弹道修正方案。20世纪90年代,参加长征二号捆绑式火箭和神舟载人飞船的总体方案论证和弹道设计工作。1999年当选为中国科学院院士。

转自:“计算机教育”微信公众号

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