二十年多前，我在测科院（中国测绘科学研究院）卫星观测站上班。我的主要工作内容是：每次值班，连续三个夜间观测激光测距卫星。卫星可见期预报有现成的软件可用，开机观测本身并不难。有的临时观测人员，就是从丰台区六里桥的劳务市场招聘来的高中毕业生，短期培训，即可上岗值夜班。
对卫星轨道理论的兴趣，在测绘学院读书时就有了，在专职观测卫星后更加深了。我离开了卫星观测岗位之后，兴趣不减，反而浓郁了。《卫星轨道理论、观测方法和应用》这门课程，我在玉泉路的研究生院从头到尾旁听了。也是我运气好——于教授讲授的这门课程，授课时间是晚上。我无需占用上班时间，就可以听课。没有指定教材，促使我搜集了几个版本的相关书籍。李庆海、崔春芳的《卫星大地测量原理》（1989.6，测绘出版社）是一种，许其凤的《空间大地测量学——卫星导航与精密定位 》（2001，解放军出版社）也是一种；李济生的《人造卫星精密轨道确定》（1995，解放军出版社。责任编辑：李世刚、轴广亮；封面设计：贾从勇；以下简称为《确定》）又是另一种。【我的解读未必准确：在封面中，下半部分的图，刻画了飞行中的卫星受力情况；卫星受到了来自太阳S、月亮M和地球E的吸引力作用。】
在前言中，编者概述了1957世界上第一颗人造地球卫星发射成功过后，人们对于定轨方法的不断探索；也介绍了我国的“东方红一号”卫星成功之后，测控人员对于低轨卫星、中高轨道卫星和地球同步卫星轨道确定的不断探索和实践，也提到了完成了部分章节的人员：秋宏兴、张荣之和秦鹏高。
《人造卫星精密轨道确定》封面
《卫星大地测量原理》，用相当大的篇幅介绍卫星轨道理论（13章中的前8章）；《空间大地测量学——卫星导航与精密定位 》的章名中有：卫星的运动（主要讲二体问题）、卫星受摄运动方程的数值解和卫星的轨道确定。卫星大地测量、空间大地测量是离不开卫星轨道理论的。《确定》则是集中全书的篇幅对准了精密轨道确定。
《确定》涉及到了全球定位系统和地球动力学卫星（Lageos）。两个小节的标题分别是GPS卫星的Y向偏差、“ Lageos卫星”的类阻尼摄动。
轨道高度近6000 km的Lageos卫星，是一种直径60 cm的卫星，面积与质量之比较小；《确定》给出的数值是6.9/1000，单位是m2/kg。还指出：以前人们认为这种卫星的大气阻力摄动是可以忽略不计的。可是对其长期跟踪后发现，其轨道半长轴平均每天缩小1.1 mm；同时半长轴还有若干周期性变化。《确定》还给出了一个数值，就是这种变化相当于卫星受到了-3E-12 m/s2 的阻力加速度。为了解释这种阻力，人们给出了多种说法。都不是令人满意的。Lageos、Ajisai、Etalon都是专用的激光测距卫星，颇受观测者喜爱。它们容易观测到，而且数据质量较好。
卫星轨道理论的重点就是分析、解算、处理在太空中飞行的卫星受到的各种摄动力，诸如地区非球形摄动和潮汐摄动、相对论效应摄动、太阳辐射压力、地球反照和红外辐射压力、大气阻力、卫星巡航姿态控制力摄动等，当然还包括二体问题、N体问题，这些都是《确定》第四章的研究内容。第四章，还研究了我比较感兴趣的特殊卫星的摄动，前面提到了Lageos卫星是一个，还有GPS卫星。GPS卫星的情况可以与北斗的中高轨道卫星类比，当然，这是后来人们更感兴趣的问题。
列出每一章的名字，不难可以看出作者的思路。这部41万字的著作，分为七章和一个附录。
七章分别是：1）轨道估值；2）时间和坐标系统；3） 测量模型；4）动力学模型；5）运动方程和变分方程的积分；6） 地球非球形摄动的解析解；7） 观测数据的预处理。附录：实用数值积分算法。
列出时间系统的名字，就知道这个问题多么有趣了，它们是：恒星时、太阳时、世界史、历书时、原子时和协调世界时。给出坐标系统的名字，恐怕会让人头晕。我也晕了不止一次。它们是：2000.0惯性坐标系、瞬时平赤道坐标系、瞬时真赤道坐标系、准地球固定坐标系、地球固定坐标系、测站坐标系、大地坐标系、卫星坐标系和RNT坐标系。学问是无止境的。单是“大地坐标系”，就有不止一位出了专著。1991年，我去看望老师，获赠的专著《常用大地坐标系及其转换》到现在，还没有弄明白，旋转、平移、尺度转换，哪一个都不是省油的。我是晕上加晕了。好比多云天气看月亮，月晕很常见。
像我这种轨道理论的未入门者，读起来比较解渴，当然感觉疑惑的问题也不少。这就让我勉强拿得起、确实放不下了。
只要还有年轻人对卫星轨道理论感兴趣，《确定》的魅力就长盛不衰。这也是为何我乐意在十几年前“囤积”原版图书的因素之一。
十几年前，我去母校参加大地测量学术年会。在大门口外面的“测绘图书专卖店”里看到了一摞一摞的测量专业图书，购买了多本。意犹未尽，后来还联系邮购了多本《确定》。我确定，以后会遇到对《确定》感兴趣的人。送出去、转让出去，都是传播作者的思想和方法，还可以多了解同行、同好。让对《确定》感兴趣的人和我一样得到原版书，也是一种乐趣。
李济生院士享年76岁，辞世于2019年7月。他遗作的价值没有下降，反而提升了。《确定》会让一代代学子、研究者、讲授者受益。介绍他生平的文章很多，这里仅分享三篇公众号文章，题目分别为：《李济生院士与中国卫星定轨的传奇历程》《李济生：卫星测控领域的先驱与探索者》《李济生院士：五十年航天测控辉煌与传承》。
转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自籍利平科学网博客。
链接地址：https://wap.sciencenet.cn/blog-255-1507330.html?mobile=1
收藏
