王任享“嫦娥”给月球照相,他提供相机
2016-02-27本刊综合
王任享“嫦娥”给月球照相,他提供相机
王任享,1933年出生于福州长乐,中国工程院院士,我国卫星摄影测量事业的主要开创人和奠基人之一,嫦娥一号摄影方案设计者,有“中国卫星摄影测量第一人”之称。
2015年10月26日15时10分,天绘一号03星在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功发射升空,顺利进入预定轨道。这是我国第一代传输型立体测绘卫星,主要用于科学研究、国土资源普查、地图绘测等诸多领域的科学试验任务。
“我感到很幸运,能够圆传输型卫星的梦。”长乐籍中国工程院院士王任享说。
王任享是天绘一号工程副总师,负责卫星中测绘专业方面的问题。而在多年前,他就已经是中国卫星摄影测量领域首屈一指的专家了。
帮“嫦娥”减重20公斤
2007年10月24日,我国首颗探月卫星嫦娥一号飞向了太空,将“嫦娥奔月”的传说变成现实,圆了中国人几千年的探月梦。11月26日,嫦娥一号拍摄的中国首张月面“靓照”正式亮相,大声宣告了我国已经迈进世界具有深空探测能力国家的行列,中国人走向深空探测的时代也由此开启了。
这幅具有划时代意义的月面图像,是由嫦娥一号的三线阵CCD摄影测量系统拍摄、处理所得,而这个系统,正是按照王任享等人提出的设计方案研制的。
王任享的方案其实很简单,就是扔掉一个相机。
要将卫星送到离地38万公里的月球,对卫星的有效载荷重量要求十分苛刻,每一克都能省则省,少掉一架重约20公斤的相机自然是意义非凡的。
“该工程首要目标是获取月球的三维影像并作几何仿真反演。”王任享介绍,“初期方案是采用两台面阵相机作交向摄影,由于两台相机太重,卫星难以负担,有关方面就找我寻求解决途径。”
王任享依靠在卫星摄影测量方面的经验和学术研究成果,很快给出意见:“只要利用一个相机的面阵CCD,取左、中、右各一条影像,构成三线阵CCD相机,按推扫式摄影即可,摄影测量成果肯定优于两个相机交会摄影。”
之后,此方案被探月工程采纳,探月工程首席科学家欧阳自远将方案评估及影像反演等任务交给了王任享团队。
王任享对原有的CCD系统进行创新改造,使重量减轻了二分之一。同时,他还通过仿真模拟试验,保证整个系统的精度和稳定运行。
2007年11月22日晚,嫦娥一号第一条三维影像传回时,王任享他们当晚就作出了三线阵CCD影像几何反演的结果,为嫦娥工程拿下了首项成果。随后,他充分应用自己创立的EFP(等效框幅相片)空中三角测量理论,研制了更加丰富的三维几何反演成果。
王任享兴奋地说:“我这一生十分幸运,伴随着共和国诞生、成长与壮大,我学习了航空摄影测量专业,在科研生涯中开拓了我国三代卫星摄影测量工程,使我国进入航天摄影测量行列,嫦娥一号获取三维影像与几何反演成功,开启了我国深空摄影测量的序幕。”
CCD立体相机模拟图。
嫦娥一号传回的第一幅用CCD立体相机拍摄的月面图像。
数十年如一日,专攻卫星摄影测量
“其实并不是我有多么高明,只因我在卫星摄影测量方面有比较丰富的经验与经历,曾经完成过两代返回式卫星摄影测量。”王任享说,“对于提出探月工程摄影测量方案,可以用人们常说的‘机遇是留给有准备的人’来加以总结。”
20世纪70年代初,中国人民解放军总参谋部测绘局开展了航天遥感摄影测量的研究工作。当时在总参测绘研究所任职的王任享被调到“卫星摄影测量”课题组后,用近三个月的时间,研究改进了原有方案,解决了两个关键技术难题。
上世纪80年代初,以王任享为组长的“卫星摄影测量”总体设计组成立,科技人员群策群力,充分发挥集体智慧与个人的创造性,突破了一个个技术难关,终于完成了卫星摄影测量工程。这项王任享主持的第一代返回卫星摄影测量实践,1993年获国家科技进步一等奖。
有了成功的先例,第二代返回式摄影测量卫星的研制也很快被提上了日程,王任享则被解放军总装备部聘任为该工程副总师。与此同时,他还将三线阵CCD影像卫星摄影测量推进于实际研究阶段。
当时,一些科学家开始研究传输型卫星,卫星上相机所拍的影像可变成数字直接传给地面接收站,这一高科技在经济、军事等方面应用十分广泛。然而这一课题技术难度非常大,要hold住可不容易。
1981年,还在荷兰ITC进修的王任享提出了“利用美国的MAPSAT的三线阵CCD影像进行空中三角测量,降低对姿态稳定度的要求,使之可在我国卫星工程所实现”的建议,并撰写了《线性阵列相机的影像进行空中三角测量的可行性》论文。
回国后,他对利用三线阵CCD影像恢复外方位元素进行了系统分析,对卫星运行姿态稳定度与利用CCD影像计算外方位元素的精度关系等问题,提出独到的见解,创立了EFP空中三角测量理论。
为了解决航线模型扭曲大的问题,他对三线阵CCD相机做了改进,研发出加了四个小面阵的LMCCD相机这一新型卫星摄影测量相机。这是国际上第一次采用线阵、面阵混合配置的卫星摄影测量相机,可以解决无地面控制点卫星摄影测量问题,现已被我国第一代传输型卫星天绘一号采用。
王任享从开始研究三线阵CCD影像卫星摄影测量到创造LMCCD相机前后经历了23年,期间工作几变,但他对这一命题矢志不移,最终也取得了丰硕的成果。有关这一命题他曾发表过20多篇论文,并于2006年8月出版了专著《三线阵CCD影像卫星摄影测量原理》。
他创造性的研究成果,实现了对困难地区进行测图的成功实践,取得了重大突破,填补了我国卫星摄影测量的空白,使我国成为世界上三个开展卫星摄影测量的国家之一。从此之后我国在该技术领域已跻身世界先进行列,这也奠定了王任享“中国卫星摄影测量第一人”的地位。
1.王任享院士和夫人王庆琳在母校长乐师范附小。
2.王任享创造性的研究成果,填补了我国卫星摄影测量的空白,也奠定了他“中国卫星摄影测量第一人”的地位。
时间表里没有安排休息
成就这个“第一人”,王任享不靠别的,就是肯下工夫,不放弃。
小时候父母送他上学,只是希望他长大后能写写算算,但王任享学习很自觉,成绩也好,老师和同学都很喜欢他。
1948年2月,王任享被福建省立福州中学(现福州一中)录取。在校期间,他多次获得奖学金等奖励。
上世纪50年代初,王任享考入解放军测绘学院摄影测量专业。当年他在报考大学时是阴差阳错选的这个专业,这让人不得不感叹真是命运的安排让他进入了航天测量领域,成就了今天的事业。
到上海的学校报到后,他的口袋里仅剩几角钱。当时,有一个同乡同学对王任享说:“你学习这么好,学测绘没有什么前途,还不如趁早换一个专业,免得影响自己一辈子。”王任享回答:“学什么不是学,只要肯下工夫,干什么都能有出息。”
果然,他也确实干出些名堂来了。在校期间,他获得了学术奖金,奖励是25公斤大米。他的毕业论文还被选登在全国学会汇编资料上。
测绘官兵常年奔波在外,非常辛苦,王任享走遍了长城内外、大江南北。在自然条件极其恶劣的戈壁沙漠,他顶风沙、忍干渴、战酷暑、斗严寒,荒无人烟的导弹、核武器试验场,都曾留下他的足迹。
王任享是闽王王审知的后裔。
对于地面作业难度很大的我国西部广大地区及一些无人区和沙漠地区,航空摄影测量也无能为力。因此,上世纪80年代初,我国开始自行研制航天摄影卫星。当时已经颇有成就的王任享和他的团队,肩负起这项光荣而艰辛的使命。
科学研究是一条孤独而又漫长坎坷的道路,在30多年的航天摄影测量道路上,王任享几乎将所有的时间和情感都注入到了研制工作中。而在这条路上,如果没有妻子的支持,他走不到今天。
王任享的妻子王庆琳是北京人,原任北京某卫生高校讲师,她是王任享的忠实伴侣和坚强后盾。“我这个‘月亮’一半归于我爱人,她跟着我,这一辈子很艰苦。我们研究所搬到西安去,她就跟着去。家务事都是她做,很辛苦。我们1961年结婚,四十几年了,从来没有吵过架、拌过嘴。”
“任享几乎把全部精力和时间都投入到科学研究中,他的时间表里没有安排休息。”谈起丈夫,王庆琳的语气中透出一丝心疼,“他口袋里经常有一个小铅笔头,随时都在思考问题,灵感出现时,他便及时记录下来。假日里他也总是用铅笔头勾勾画画、涂涂改改,一篇篇论文就出自小铅笔头。”
如今,年过八旬的王任享,依然热爱着这份耗尽他青春和大部分生命时光的事业。他说,卫星摄影测量让他始终觉得自己是年轻的,让他有着无尽的梦想。
为了让身体也跟上年轻的精神状态,王任享可是毫不懈怠。王庆琳“爆料”:“任享精力过人,这得益于体育锻炼。为了能为祖国人民多作贡献,工作忙,没时间锻炼身体,他就叫人在阳台上安上铁棍,长年坚持做引体向上。”
即使精力过人,王任享能够经历这么多的重大工程,也不能不说是奇迹。每一个大工程耗费的财力、人力都很巨大,成功与否责任重大,长期以来他承受着巨大的压力,但他总是不知疲倦地工作,总是那样乐观。
王任享感叹地说:“我报效祖国之心强烈,可惜以前‘运动’太多,最有创造力的年华多半浪费了,好在到退休年龄后,组织上给我两次延长工作时间,64岁时又评上院士,因此古稀之年还能在科研一线拼搏。”
多年来,他一直没有停止过实验室工作,他没有躺在功劳簿上,依然在计算机前辛勤耕耘着。
就像当年“嫦娥奔月”成功后,王任享说的:“月球的测绘工作才刚刚起步,今后还有很多事要做。”在他的蓝图中,中国测绘要与中国航天一起奔向火星,奔向更远的星球……
王任享回乡向师生讲述“科学人生”。
越是年迈,就越怀念生我养我的故乡
王任享是闽王王审之第十一个儿子的后裔。对于生他养他的家乡福州长乐,他有着无法割舍的依恋。
“我深爱家乡这块充满大爱与温暖的土地,这里记录我童年的足迹与梦想,这里浸透了祖先的汗水。几十年来,尽管我远离家乡,但依然眷恋这块土地,越是年迈,就越怀念生我养我的故乡。”他情系桑梓,不管走多远,故乡永在他心中。
“我对家乡这份感情非常深,一听到福州什么事情,我耳朵都竖起来。”他还把在卫星上拍摄到的家乡地图,存在电脑中,不时调出来瞧瞧,以解思乡之苦。
吴航两等学校(现长乐师范附小)是王任享曾经就读的小学。
他常说:“我永远忘不了,是母校和老师教育我做人的道理,为我一生永不停步攀科学高峰奠定了坚实的思想基础,才有我今日的成果。”他曾亲自把颇有纪念意义的遨游太空纪念封送给母校,并多次回校给师生作报告。
2012年11月29日,王任享回到故乡长乐探访,参观了母校长乐师范附小,并给长乐朝阳中学的师生们做了一场有关人生经历的讲座。
王任享告诉朝阳中学的学生,他虽然年纪这么大了,但还工作在科研一线,继续克难攻坚,承担重大卫星摄影测量课题的论证研究,并努力做好“传帮带”工作,培养年轻一代的卫星摄影测量工作者,为祖国的卫星测绘事业尽自己的一份力量。他希望这样干劲十足的自己,能够为正处于朝阳时期的孩子们带来更多的正能量。
他说,孩子小时候的教育非常重要,很可能会影响人的一辈子。“1947年小学毕业前夕,老师在我的同学录上写下‘以志为梯,惟勤是岸’这八个字,非常感谢老师的勉励。现在,愿意用这八个字与福州的孩子们共勉。”
(本刊综合整理)