北斗卫星导航系统
1916年4月3日,陈芳允出生于浙江省黄岩县(今浙江台州市黄岩区)。小时候的陈芳允就聪明好学,在5岁时就到私塾中接受开蒙教育。辛亥革命后,全国各地掀起了办新式学校的高潮,黄岩县也办了新式中学,数学、物理、英语也第一次走进黄岩的课堂。1928年,陈芳允考入黄岩县立中学,对于这些新课程他非常感兴趣,也愿意花更多时间去研究,因此培养了独立思考的好习惯。在初三快毕业时,老师出了一篇名为《送秋》的作文,陈芳允在文章中说:“送秋不送秋无所谓,对一个人来说是秋还是春、夏、冬季都要努力,不能虚度。”从中我们可以看出这陈芳允在少年时期就知道珍惜时间。
1931年到1934年,陈芳允在上海浦东中学完成了高中的学业。1934年7月考入清华大学机械系。但是他对机械不感兴趣,却对物理情有独钟。他的物理老师吴有训也注意到这个成绩优异,心灵手巧的学生。每次在他带领学生做实验时,这个眼睛明亮的学生总是目不转睛地看着他做实验,不放过任何一点细节,还在一丝不苟地做着实验记录。完成实验后,这个学生又会提出一些更深层次的问题。吴教授打心眼里喜欢这样的学生,所以当陈芳允提出想转换专业请求时,得到了吴有训教授的支持。其他老师也看到了陈芳允是个学习物理的好苗子,同意了他的转系请求,于是陈芳允转到了物理系。
年轻时的陈芳允
1937年,日本全面展开侵华战争,东部学校遭到日军轰炸。清华、北京、南开等大学被迫内迁。1938年4月,三所大学在云南昆明成立国立西南联合大学。陈芳允随学校来到昆明,在西南联大跟随任之恭、孟昭英等著名教授学习无线电专业。期间陈芳允与在清华大学农研所工作的沈淑敏相识,1943年两人在成都结婚,从此相濡以沫在科学道路上共同奋斗了半个世纪。
西南联大毕业后,陈芳允到成都航空委员会无线电厂工作,去后不久就搞出来了无线电定向仪,被提升为研究股长。1945年至1948年4月,陈芳允到英国去深造学习。1948年5月回国后,在上海的中央研究院生理生化所担任技正一职。后来航空委员会调派他去上海机场工作,陈芳允不愿为国民党打内战出力,不惜受到研究院记大过的处分,拒绝前往机场,携带妻儿回黄岩老家躲避。淮海战役期间,航空委员会又调陈芳允去南京工作,他再次拒绝调令,跑到浙江湖州找当医生的岳父为他拔去一个脚趾甲,造成假伤,回到上海住进医院里。上海解放前夕,陈芳允又劝说许多中央研究院的科技人员不要随国民党去台湾,留下来建设新中国。
陈芳允和妻子沈淑敏和儿子陈晓东(1944年)
新中国成立后,陈芳允饱满的热情投身的新中国的建设当中,在1950年就研制出我国生物电子学方面的第一套仪器设备(包括电刺激器、直流放大器及显示设备等)。1953年,陈芳允筹建了中科院的电子学研究所。1957年,当苏联将世界上第一颗卫星送上天的时候,陈芳允对卫星进行了无线电多普勒频率测量,以此计算出了卫星的轨道参数。当别人在考虑我们也要有卫星的时候,陈芳允已经在考虑怎样才能测量到和控制住发射出去的卫星。他的思维总是超前一步在思考问题。
在以后的几年中陈芳允从事脉冲技术研究工作,并且研制成功了领先国际水平的纳秒脉冲采样示波器和原子弹爆炸测试用的多道脉冲分析器。1965年,随着我国第一颗人造卫星“东方红一号”的研制,陈芳允担任了这颗卫星的跟踪观测、控制工作。1970年4月24日,从东方红一号卫星发射升空到它在宇宙工作的28天,都被陈芳允用多普勒测量站、雷达以及光学设备等清楚的记录在案,并且对它持进行持续的测量与计算,及时预报了卫星飞经世界各地的时刻。由陈芳允主持完成的这套卫星测量方案非常有效,不仅圆满完成中国第一颗卫星测量任务,而且为中国卫星测控网的建立奠定了基础。
北斗导航系统创始人陈芳允先生
在上世纪七八十年代,陈芳允还参与了“远望号”系列航天远洋测量船的部分研制工作。1977年8月,我国的第一艘航天远洋测量船——“远望一号”建成,但是当时由于船上设备众多各设备间电磁干扰严重,影响了正常工作。陈芳允利用频率分配的方法,解决测量船上众多设备之间的电磁兼容问题,使各设备既能同时工作而又互不干扰。这一成就获得了国防科技进步一等奖。
东方红一号卫星成功发射后,我国提出了发射地球同步通信卫星的计划。陈芳允经过反复的调查研究和计算后,提出了用“微波统一测控系统”作为通信卫星发射和保持同步时的跟踪、测轨、遥测和遥控等工作。这套系统的最大的优点是:共用一个载波信道、一套天线就可以对卫星等航天器进行多种功能的测控。这在很大程度上,不仅减少了卫星等航天器的载荷,还减少了地面设备,为国家节约了许多资金。后来经过陈芳允等人的不断完善,这套“微波统一测控系统”功能更加强大。1982年左右,在陕西渭南和福建沙县分别安装了一套“微波统一测控系统”,它们配合“远望号”系列航天远洋测量船对我国历次的通信卫星的发射起了极为重要的作用,直到今天这两套“微波统一测控系统”还在发挥作用。
远望号远洋航天测量船
正是因为在对航天器定位、跟踪、测量、控制等方面有了非常丰富的经验,所以在1983年,陈芳允提出了利用两颗同步定点卫星配合地面站,进行区域性的定位导航设想,这一系统称为“双星定位系统”。随后,陈芳允主持了“双星定位系统”的研制工作。1989年,陈芳允和他的团队使用两颗通信卫星,实现对地面目标的快速定位、通信和定时等一体化功能。
1986年3月,陈芳允与王大珩、杨嘉墀、王淦昌一起提出并制定了中国高技术发展的“863计划”。1994年中国正式开始北斗卫星导航试验系统(北斗一号)的研制,78岁的陈芳允亲自挂帅担任了北斗一号系统的总设计师。1999年,陈芳允被授予“两弹一星”功勋奖章。到2000年,我国发射了2颗地球静止轨道卫星,初步建成了自己的定位导航系统,到年底开始投入使用,为中国用户提供定位、授时、广域差分和短信服务。而此时,北斗一号系统的总设计师陈芳允老师已经于2000年4月29日在北京病逝,享年84岁。
北斗导航系统创始人陈芳允先生
今天我国的北斗三号系统已经建成了由54颗卫星组成的星链全球导航系统,可以为世界各地的用户提供定位、导航、授时等服务,它完全可以和美国的GPS导航系统相媲美。作为“北斗导航”系统的创始人陈芳允老师终于可以含笑九泉了!向这位用一生在“跟踪”卫星的科学家致敬!