屠善澄 ： 与 卫星 同行 
2003 年 ， 我国 第一 艘 载人 飞船 — — 神 舟 五 号 载 着 中国 第一 位 航天员 杨利伟 返回 地球 。 当时 已经 80 岁 高龄 的 我国 著名 自动控制 专家 、 中国 工程 院 院士 屠善澄 ， 在 北京 的 一个 测控 点 ， 观测 神 舟 五 号 飞船 顺利 着陆 回家 。 那天 ， 一直 喜欢 音乐 的 屠善澄 找出 了 有 将近 半 个 世纪 历史 的 老 唱片 ， 在 《 天鹅 湖 》 的 旋律 中 庆祝 自己 和 无数 中国人 终于 圆 了 这个 期盼 已 久 的 飞天 梦 。 
“ 汪 精卫 的 学校 ， 我 不念 ” 
1923 年 ， 屠善澄 出生 在 浙江省 嘉兴市 秀洲区 新塍镇 ， 他 在 这里 度过 了 短暂 的 少年 时光 。 他 的 父亲 曾经 考入 上海 复旦 大学 ， 但 由于 祖父 思想 保守 ， 导致 父亲 只 在 复旦 感受 了 半年 的 大学 生活 ， 就 被迫 中断 学业 ， 从此 留下 遗憾 ， 也 正是 因为 这 段 遗憾 ， 让 父亲 产生 了 强烈 愿望 ： 要 让 家里 每个 孩子 都 上 大学 。 
1937 年 ， 年少 的 屠善澄 还 在 浙江省 立 嘉兴 中学 念 初二 。 在 那个 战火纷飞 的 年代 ， 家乡 被 日军 攻占 ， 他 便 跟着 家人 一起 逃难 到 上海 ， 开始 了 背井离乡 的 动荡 生活 和 求学 生涯 。 抗战 、 沦陷 、 逃难 与 他 的 少年 时代 紧紧 联系 在 一起 ， 刻上 了 时代 的 烙印 。 
1941 年 ， 屠善澄 考入 国立 交通 大学 （ 今 上海 交通 大学 ） 电机 工程 系 。 在 本 以为 可以 大 展 宏图 ， 静心 钻研 学术 时 ， 战火 又 烧 到了 上海 。 年底 ， 太平洋战争 爆发 ， 日军 迅速 占领 上海 。 不久 ， 汪 伪政府 开始 接管 国立 交通 大学 （ 上海 本部 ） ， “ 我 在 上海 念书 的 时候 ， 有 一条 ‘ 铁 杠 ’ ， 汪 精卫 的 学校 ， 我 坚决 不念 ！ ” 由此可见 青年 屠善澄 对于 汪 伪政府 的 强烈 不满 和 对 祖国 的 一片 赤诚 。 在 交大 陷落 “ 汪 伪 ” 之 手 后 ， 他 毅然 选择 从 交通 大学 退学 ， 选择 了 当时 的 私立 大同 大学 （ 现 华东 师范大学 等 院校 的 前身 ） 。 谈及 当年 自己 转学 到 大同 大学 时 ， 屠善澄 说道 ： “ 大同 的 老师 至少 百分之 七八十 是 原先 交大 的 老师 ， 他们 不愿 在 汪 伪政府 的 学校 教书 ， 便 来到 大同 大学 ， 不少 学生 也 跟着 跑到 ‘ 大同 ’ 。 ” 1942 年 夏 ， 屠善澄 转入 大同 大学 电机 工程 系 后 ， 考虑 就业 出路 ， 选择 了 电力 专业 。 1946 年 夏 ， 屠善澄 毕业 ， 回到 国立 交通 大学 电机 工程 系 做 助教 ， 直至 1948 年 赴 美国 康奈尔 大学 留学 。 
屠善澄 的 儿子 屠怀祖 在 描述 父亲 那 段 曲折 的 求学 经历 时 说道 ： “ 父亲 的 童年 和 少年 经历 了 抗战 、 沦陷 和 逃难 ， 在 当时 艰苦 的 条件 下 ， 父亲 仍 坚持 勤奋 学习 ， 当时 没有 公费 留学 ， 他 是 私 费 公派 。 考试 前 ， 外祖父 曾 想 帮 他 写信 给 时任 国民政府 教育 部长 的 朱家骅 ， 让 其 推荐 一下 ， 但 父亲 不 愿意 ， 结果 竟 考 了 全国 第一 。 ” 在 动乱 的 条件 下 ， 屠善澄 凭着 这 股子 不 服输 的 韧劲 ， 终于 得以 在 1948 年 赴 美国 康奈尔 大学 学习 。 在 康奈尔 ， 屠善澄 仍然 选择 了 电力 系统 为主 专业 ， 同时 ， 辅 修 自动控制 和 应用数学 的 课程 。 1949 年 夏 ， 他 在 美国 尼 亚 加 拉 - 莫 霍克 电力 公司 的 电网 继 电 保护 部 做 暑假 工 ， 接触 了 电力 系统 的 稳定性 问题 。 从此 ， 他 对 电力 系统 和 复杂 大系统 的 动力学 分析 以及 它们 的 控制 问题 产生 浓厚 兴趣 ， 并 将 其 作为 以后 的 终身 专业 。 凭着 对 科学 钻研 的 热情 和 不懈 的 努力 ， 屠善澄 顺利 完成 了 在 康奈尔 大学 的 学业 ， 获得 硕士 、 博士 学位 ， 毕业 后任 助理 教授 。 
在 康奈尔 ， 屠善澄 不仅 收获 了 自己 热爱 的 事业 ， 同时 也 收获 了 自己 的 终身伴侣 — — 出生 于 湖南 的 湖北 姑娘 桂 湘 云 ， 一个 书香门第 的 大家 闺秀 ， 也是 他 留 美 期间 数学系 的 学 妹 。 屠善澄 与 妻子 桂 湘 云 一起 携手 ， 不仅 成 了 工作 中 的 搭档 ， 更 成为 了 彼此 生活 中 互相 扶持 的 伴侣 。 
“ 没有 什么 道理 ， 我 一直 想 回国 ” 
彼时 ， 大洋 彼岸 新中国 成立 的 消息 传来 ， 屠善澄 非常 激动 ， 他 首先 想到 的 就是 要 尽早 回国 。 但 那时 ， 他们 的 第一 个 孩子 康果才 刚刚 出生 ， 要 想 回国 ， 起码 还 得 再 等 一 两 年 。 正在 包括 屠善澄 在内 的 大批 海外 留学生 期盼 着 将 自身 所 学 贡献 给 新中国 的 建设 中 时 ， 却 发生 了 一 件 事 ： 1951 年 9 月 ， 在 檀香山 ， 当 21 名 中国 留 美 学生 准备 返回 祖国 时 ， 其中 学习 理工 和 医学 的 9 名 留学生 被 禁止 归国 、 强迫 留 美 。 当时 ， 美国 政府 不准 学理 工农 医 等 技术 专业 的 学生 回国 为 建设 社会主义 出力 。 此前 ， 人们 就 听说 过 钱学森 在 美国 被 政府 扣留 ， 不许 他 回国 的 事情 。 
1955 年 ， 被 美 政府 扣留 的 屠善澄 和 夫人 接到 了 钱学森 辗转 回国 的 消息 ， 说 可以 想 办法 回国 ， 如 有 困难 ， 可 找 大使馆 。 收到 消息 的 第二 年 ， 也就是 1956 年 ， 刚 过 而立之年 的 屠善澄 放弃 了 康奈尔 大学 的 高薪 ， 和 夫人 桂 湘 云带 着 6 岁 的 康果 和 1 岁 的 怀 祖 ， 辗转 回到 祖国 ， 带 着 满腔 的 赤诚 和 报国 的 雄心壮志 ， 踏上 了 阔别 八 年 的 故土 。 “ ‘ 怀 祖 ’ 意思 就是 怀念 祖国 。 为什么 要 回国 ？ 我 一直 想 回国 ， 没有 什么 道理 。 ” 当 屠善澄 被 问到 当时 为什么 带上 妻儿 ， 坚定 选择 回国 时 他 这样 回答 。 他 的 小儿子 怀 祖 在 谈及 此事 时 也 说 ： “ 父亲 总是 教导 我们 说 ， 要 把 所 学 的 专业 知识 全部 奉献 给 祖国 。 他 是 这么说 的 ， 也 一直 是 这么 做 的 。 ” 
刚 回国 时 ， 上海 交通 大学 、 武汉 大学 及 华中 工学院 都 邀请 屠善澄 和 夫人 去 任教 。 按照 屠善澄 当时 的 打算 ， 是 准备 继续 在 高校 教书 ， 把 执教 当成 自己 一生 的 事业 的 。 不过 ， 当时 正值 国家 制定 《 1956 - 1967 年 科学 技术 发展 远景 规划 》 （ 简称 《 十二 年 规划 》 ） ， 非常 重视 科学 发展 ， 并 确立 了 计算机 、 半导体 、 自动化 和 无线电 四大 紧急 学科 。 在 这个 背景 下 ， 中科院 成立 了 自动化 研究所 。 屠善澄 回国 时 ， 研究所 正 处于 筹备 期 ， 由于 他 学 的 是 自动控制 专业 ， 在 美 学习 时 的 导师 也是 著名 专家 ， 所以 ， 他 一 回国 就 进入 了 组织 的 视野 ， 国防科工委 指名 请 他 去 中科院 自动化 研究所 。 就 这样 ， 原本 打算 将 教学 作为 一生 事业 的 屠善澄 ， 进入 中科院 自动化 研究所 ， 并 参与 了 生产 过程 自动化 和 计算 技术 专业 两 个 筹备组 的 工作 。 
在 加入 自动化 研究所 之初 的 两 年 ， 屠善澄 参与 了 电子 模拟 计算机 研制 和 长江 三峡 水利枢纽 自动化 两 个 课题 ， 并 担任 项目 负责人 。 研制 模拟 计算机 ， 是 屠善澄 归国 后 做 的 第一 个 重要 课题 。 做 自动化 技术 ， 离开 模拟 计算机 很 难 进行 ， 但 当时 ， 我国 计算机 水平 很 低 ， 无法 满足 实验 项目 的 需要 ， 国内 又 买 不到 比较 好 的 模拟 计算机 ， 如果 到 苏联 订货 ， 两 三 年内 是 拿 不 到货 的 。 时间 ， 对于 刚刚 成立 的 新中国 来说 就是 一切 。 “ 既然 我们 买 不到 ， 那 就 自己 做 吧 。 ” 1956 年 9 月 起 ， 屠善澄 带领 科技 人员 对 国产 电子管 及 极化 继电器 等 元器件 做 了 大量 测试 、 筛选 等 工作 ， 并 在 此 基础上 先后 研制 出 MZ - 2 及 MZ - 4 模拟 计算机 ， 满足 了 我国 当时 电子 模拟 计算机 的 需求 ， 为 后来 多种 电子 模拟 计算机 包括 J 331 型 巨型 机 的 研制 奠定 了 技术 基础 。 
人 到 中年 的 重要 转折 
1958 年 ， 对于 国家 和 屠善澄 个人 而 言 ， 都是 极为 重要 的 转折 年 。 1957 年 10 月 ， 苏联 发射 了 第一 颗 人造卫星 ， 开创 了 人类 征服 宇宙 的 新纪元 。 之后 的 1958 年 5 月 ， 在 中国共产党 第 八 次 全国代表大会 第二 次 会议 上 ， 毛泽东 主席 提出 “ 我们 也要 搞 自己 的 人造卫星 ” ， 全国 掀起 卫星 热 。 随即 ， 中科院 组织 科技 力量 投入 卫星 研究 。 当年 11 月 ， 在 中科院 自动化 研究所 工作 的 屠善澄 接受 了 新 任务 ， 那 就是 研究 、 探索 人造地球卫星 的 控制 问题 。 
时年 35 岁 的 屠善澄 抛下 以往 的 专业 方向 ， 从 一 本 苏联 的 科普读物 开始 ， 从头 自学 卫星 控制 技术 ， 并 开始 对 人造地球卫星 控制 系统 进行 研究 。 后来 ， 屠善澄 编写 了 《 关于 人造地球卫星 的 控制 问题 》 ， 提出 我国 人造地球卫星 的 控制 需 采用 自旋 稳定 的 方式 起步 ， 配合 喷气 或 磁控 作 姿态 调整 ， 为 后来 我国 发射 的 人造地球卫星 控制 系统 提供 了 参考 。 
当时 ， 全国 科学 技术 学会 联合会 要 组织 各 学会 去 宣传 人造卫星 ， 屠善澄 代表 中国 自动化 学会 参加 全国 科 联 召开 的 各 学会 负责人 会议 ， 在 会上 凭借 自己 平时 的 积累 ， 阐释 了 他 所 理解 的 人造卫星 。 会议 结束 时 ， 一 位 负责 同志 说 ： “ 这位 年轻 同志 讲 得 不错 ， 大家 都 能 听 明白 ， 就 让 他 去 讲 吧 。 ” 从 自学 卫星 控制 技术 开始 ， 屠善澄 就 与 人造卫星 相随 大半生 。 
即使 在 “ 文革 ” 之中 ， 屠善澄 的 研究 工作 也 从未 停滞 过 。 忆 起 那 段 特殊 时期 ， 屠善澄 说 ， 1968 年 到 1984 年 的 十 几 年间 ， 是 他 科研 生涯 中 最 重要 、 最 具 实质性 内容 的 阶段 。 
自 1958 年 起 的 10 年 里 ， 中国 对 人造卫星 的 态度 ， 由 狂热 逐渐 恢复 理性 。 经过 调整 ， 1968 年 ， 我国 卫星 研制 任务 终于 明确 ， 机构 组织 初步 建立 ， 内外 各方面 的 协作 配合 基本 实现 了 畅通 。 也 正是 从 这 一 年 开始 ， 屠善澄 投入 到 我国 首次 研制 的 载人 飞船 — — “ 曙光 号 ” 载人 飞船 控制 系统 的 预先 研究 工作 之中 。 在 他 的 带领 下 ， 团队 取得 了 许多 重大 的 技术 成果 ， 实现 了 载人 飞船 控制 系统 技术 的 全面 进步 。 
1970 年 4 月 ， 我国 成功 发射 第一 颗 人造地球卫星 “ 东方 红 一号 ” 。 这 颗 人造卫星 的 发射 ， 对 当时 的 中国 来说 ， 无疑 是 一个 激动人心 的 消息 ， 给 中国 人民 和 广大 科研工作者 带来 了 莫大 的 希望 。 不久 ， 屠善澄 承担 了 更有 挑战性 的 科研 任务 ， 那 就是 我国 第一 颗 地球 同步 静止 轨道 卫星 — — “ 东方 红 二 号 ” 试验 通信卫星 的 控制 系统 研制 工作 。 
科研 的 道路 总是 充满 曲折 ， “ 东方 红 二 号 ” 的 研制 也 充满 坎坷 。 “ 东方 红 二 号 ” 是 我国 第一 颗 长 寿命 同步轨道 （ 高 轨道 ） 通信卫星 ， 其 控制 系统 是 卫星 的 关键 系统 ， 屠善澄 是 控制 系统 主任 设计师 ， 负责 主持 系统 的 方案 选择 、 方案 设计 、 控制 系统 研制 及 飞行 试验 过程 。 
控制 技术 ， 难度 很 大 。 经过 不断 的 试验 ， 屠善澄 首先 确定 了 姿态 测定 及 控制 方案 ， 采用 在 实际 飞行 中 的 不同 时段 利用 不同 测量 数据 递 推 式 扩展 的 “ 卡尔 曼 滤波 法 ” ， 以 确保 在 短 时间 内 获得 较 精确 的 姿态 测定 值 ， 使 卫星 较 快 地 实现 机动 变 轨 。 消 旋 轴承 是 “ 东方 红 二 号 ” 卫星 上 的 关键 部件 ， 屠善澄 组织 、 设计 的 40 套 空间 润滑 系统 ， 模拟 在 高 真空 条件 下 连续 运转 10 年 以上 ， 准确 获得 了 轴承 的 统计 数据 ， 使 我国 在 空间 润滑 方面 的 研究 顺利 起步 。 
在 解决 “ 东方 红 二 号 ” 控制 系统 重大 技术 问题 过程 中 ， 屠善澄 带领 技术 团队 攻克 了 一个 又 一个 的 难关 ， 起到 了 不可 替代 的 关键 作用 ， 尤其 是 在 试验 通信卫星 发射 后 两 度 遇到 紧急 情况 之 时 。 
1984 年 1 月 29 日 ， 第一 颗 “ 东方 红 二 号 ” 试验 通信卫星 发射 。 然而 ， 因为 运载火箭 故障 ， 卫星 并 未 进入 到 预定 轨道 。 “ 东方 红 二 号 ” 是 一 颗 高 轨道 卫星 ， 发射 之后 ， 距离 地表 应 为 接近 3 . 6 万 公里 ， 但 故障 使然 ， 星 地 距离 仅有 数 百 公里 。 不仅如此 ， 卫星 姿态 测量 仪 数据 出现 异常 饱和 ， 姿态 确定 软件 也 无法 正常 工作 。 