北斗衛星導航系統
1916年4月3日,陳芳允出生於浙江省黃岩縣(今浙江台州市黃岩區)。小時候的陳芳允就聰明好學,在5歲時就到私塾中接受開蒙教育。辛亥革命後,全國各地掀起了辦新式學校的高潮,黃岩縣也辦了新式中學,數學、物理、英語也第一次走進黃岩的課堂。1928年,陳芳允考入黃岩縣立中學,對於這些新課程他非常感興趣,也願意花更多時間去研究,因此培養了獨立思考的好習慣。在初三快畢業時,老師出了一篇名為《送秋》的作文,陳芳允在文章中說:「送秋不送秋無所謂,對一個人來說是秋還是春、夏、冬季都要努力,不能虛度。」從中我們可以看出這陳芳允在少年時期就知道珍惜時間。
1931年到1934年,陳芳允在上海浦東中學完成了高中的學業。1934年7月考入清華大學機械系。但是他對機械不感興趣,卻對物理情有獨鍾。他的物理老師吳有訓也注意到這個成績優異,心靈手巧的學生。每次在他帶領學生做實驗時,這個眼睛明亮的學生總是目不轉睛地看著他做實驗,不放過任何一點細節,還在一絲不苟地做著實驗記錄。完成實驗後,這個學生又會提出一些更深層次的問題。吳教授打心眼裡喜歡這樣的學生,所以當陳芳允提出想轉換專業請求時,得到了吳有訓教授的支持。其他老師也看到了陳芳允是個學習物理的好苗子,同意了他的轉系請求,於是陳芳允轉到了物理系。
年輕時的陳芳允
1937年,日本全面展開侵華戰爭,東部學校遭到日軍轟炸。清華、北京、南開等大學被迫內遷。1938年4月,三所大學在雲南昆明成立國立西南聯合大學。陳芳允隨學校來到昆明,在西南聯大跟隨任之恭、孟昭英等著名教授學習無線電專業。期間陳芳允與在清華大學農研所工作的沈淑敏相識,1943年兩人在成都結婚,從此相濡以沫在科學道路上共同奮鬥了半個世紀。
西南聯大畢業後,陳芳允到成都航空委員會無線電廠工作,去後不久就搞出來了無線電定向儀,被提升為研究股長。1945年至1948年4月,陳芳允到英國去深造學習。1948年5月回國後,在上海的中央研究院生理生化所擔任技正一職。後來航空委員會調派他去上海機場工作,陳芳允不願為國民黨打內戰出力,不惜受到研究院記大過的處分,拒絕前往機場,攜帶妻兒回黃岩老家躲避。淮海戰役期間,航空委員會又調陳芳允去南京工作,他再次拒絕調令,跑到浙江湖州找當醫生的岳父為他拔去一個腳趾甲,造成假傷,回到上海住進醫院裡。上海解放前夕,陳芳允又勸說許多中央研究院的科技人員不要隨國民黨去台灣,留下來建設新中國。
陳芳允和妻子沈淑敏和兒子陳曉東(1944年)
新中國成立後,陳芳允飽滿的熱情投身的新中國的建設當中,在1950年就研製出我國生物電子學方面的第一套儀器設備(包括電刺激器、直流放大器及顯示設備等)。1953年,陳芳允籌建了中科院的電子學研究所。1957年,當蘇聯將世界上第一顆衛星送上天的時候,陳芳允對衛星進行了無線電多普勒頻率測量,以此計算出了衛星的軌道參數。當別人在考慮我們也要有衛星的時候,陳芳允已經在考慮怎樣才能測量到和控制住發射出去的衛星。他的思維總是超前一步在思考問題。
在以後的幾年中陳芳允從事脈衝技術研究工作,並且研製成功了領先國際水平的納秒脈衝採樣示波器和原子彈爆炸測試用的多道脈衝分析器。1965年,隨著我國第一顆人造衛星「東方紅一號」的研製,陳芳允擔任了這顆衛星的跟蹤觀測、控制工作。1970年4月24日,從東方紅一號衛星發射升空到它在宇宙工作的28天,都被陳芳允用多普勒測量站、雷達以及光學設備等清楚的記錄在案,並且對它持進行持續的測量與計算,及時預報了衛星飛經世界各地的時刻。由陳芳允主持完成的這套衛星測量方案非常有效,不僅圓滿完成中國第一顆衛星測量任務,而且為中國衛星測控網的建立奠定了基礎。
北斗導航系統創始人陳芳允先生
在上世紀七八十年代,陳芳允還參與了「遠望號」系列航天遠洋測量船的部分研製工作。1977年8月,我國的第一艘航天遠洋測量船——「遠望一號」建成,但是當時由於船上設備眾多各設備間電磁干擾嚴重,影響了正常工作。陳芳允利用頻率分配的方法,解決測量船上眾多設備之間的電磁兼容問題,使各設備既能同時工作而又互不干擾。這一成就獲得了國防科技進步一等獎。
東方紅一號衛星成功發射後,我國提出了發射地球同步通信衛星的計劃。陳芳允經過反覆的調查研究和計算後,提出了用「微波統一測控系統」作為通信衛星發射和保持同步時的跟蹤、測軌、遙測和遙控等工作。這套系統的最大的優點是:共用一個載波信道、一套天線就可以對衛星等航天器進行多種功能的測控。這在很大程度上,不僅減少了衛星等航天器的載荷,還減少了地面設備,為國家節約了許多資金。後來經過陳芳允等人的不斷完善,這套「微波統一測控系統」功能更加強大。1982年左右,在陝西渭南和福建沙縣分別安裝了一套「微波統一測控系統」,它們配合「遠望號」系列航天遠洋測量船對我國曆次的通信衛星的發射起了極為重要的作用,直到今天這兩套「微波統一測控系統」還在發揮作用。
遠望號遠洋航天測量船
正是因為在對航天器定位、跟蹤、測量、控制等方面有了非常豐富的經驗,所以在1983年,陳芳允提出了利用兩顆同步定點衛星配合地面站,進行區域性的定位導航設想,這一系統稱為「雙星定位系統」。隨後,陳芳允主持了「雙星定位系統」的研製工作。1989年,陳芳允和他的團隊使用兩顆通信衛星,實現對地面目標的快速定位、通信和定時等一體化功能。
1986年3月,陳芳允與王大珩、楊嘉墀、王淦昌一起提出並制定了中國高技術發展的「863計劃」。1994年中國正式開始北斗衛星導航試驗系統(北斗一號)的研製,78歲的陳芳允親自挂帥擔任了北斗一號系統的總設計師。1999年,陳芳允被授予「兩彈一星」功勛獎章。到2000年,我國發射了2顆地球靜止軌道衛星,初步建成了自己的定位導航系統,到年底開始投入使用,為中國用戶提供定位、授時、廣域差分和簡訊服務。而此時,北斗一號系統的總設計師陳芳允老師已經於2000年4月29日在北京病逝,享年84歲。
北斗導航系統創始人陳芳允先生
今天我國的北斗三號系統已經建成了由54顆衛星組成的星鏈全球導航系統,可以為世界各地的用戶提供定位、導航、授時等服務,它完全可以和美國的GPS導航系統相媲美。作為「北斗導航」系統的創始人陳芳允老師終於可以含笑九泉了!向這位用一生在「跟蹤」衛星的科學家致敬!