第133章 这个组到底谁在负责?
漆昊又调出一张图。
戴教授等人下意识看了过去。
“这真不能是巧合吗?”唐超抓了抓自己本就所剩无几的头发,一脸纠结。
“3.5毫米啊!这数据放在微波差分定轨里,连个浪花都算不上,完全在白噪声的统计消解范围内,会不会是由于地影区的大气环境复杂、多路径效应或者测站坐标微调引起的偶发性误差?”
“对啊,”刘静咬起了圆珠笔头,附和道,“现有的国际GNSS定轨标准里,星蚀期的动力学模型本身就是个玄学,大家都默认在这个区间轨道会有毫米级的抖动,这是行业公认的白噪声。”
漆昊听到白噪声三个字,用一种关爱的眼神看着他们:“在数学和物理的精密世界里,超过三次的巧合,就应该直接送进解算器里当常数处理了,如果它是白噪声,那么它应该呈现无规则的正态分布,上下抖动。”
“漆神,要不你给我们详细讲讲吧。”刘鹏不想错过这个请教的机会。
听到这话,漆昊干脆起身拿起笔在白板上面刷刷写下了一组偏微分方程:
“我刚刚对日照弧段和星蚀弧段的数据进行了差分分离,剔除了对流层残差、电离层延迟改正、测站坐标偏差、天线相位中心变化,把月球引力潮汐和太阳引力红移都作为背景摄动进行了对冲。”
“结果你们猜到了吗?”
刘鹏等人诚实地摇起了脑袋。
漆昊指着白板上最终化简出来的那个的残差项:“只有在IGSO-2号卫星进入地球阴影区的这段时间窗口内,这个3.5毫米的偏离才会稳定出现。”
“它没有色散,没有随机性,方向单一,这说明,在那个没有阳光的影子里,有一个我们看不见的物理实体,正在用一个恒定的力,把我们的卫星往外推。”
刘鹏咽了口唾沫,感觉后背有点发凉:“一个物理实体?在没阳光的黑影里?漆神你别吓我,咱们做的是北斗卫星,不是在拍走近科学。”
“不是那种玄幻的东西,是地球。”漆昊在白板中央,几笔画出了一个地球和卫星的运行轨道,“确切地说,是地球自身的红外长波辐射。”
“地球辐射压?”戴教授很快反应了过来。
作为国内精密定轨领域的权威专家,戴教授肯定知道这个东西。
“对。”
“我翻阅了一些文献,发现在现有的美国主导的全球观测网标准动力学模型里,全世界主流的GPS精密定轨只建模了两类辐射压,一个是太阳直射光压,另外,地球短波可见光反照光压,也就是地表反射的太阳光。”
“他们完全忽略了地球地表的平均温度,持续以长波红外向外释放热辐射,这种辐射作用在卫星上形成的推力,就是地球红外辐射压。”
漆昊指了指屏幕上的绿色曲线:“在非地影区,太阳直射光压极强,完全掩盖了微弱的地球红外辐射,但在卫星进入地影的瞬间,太阳光压影响减小,这时候,那股一直被国际主流模型忽略的地球红外辐射,就成了卫星上唯一持续存在的非保守力推力。”
“它就像一只手,顶着北斗卫星向外推了3.5毫米,而美方的ECOM经验光压模型,因为模型里压根没有地球辐射这一项,只能通过调整经验参数去强行拟合,掩耳盗铃,这就是他们精密星历在星蚀期存在毫米级系统偏差的证据!”
整个实验室安静了下来,只能听到服务器风扇在发出嗡嗡的声音。
唐超等人呆呆地看着白板上的推导,虽然漆昊此刻的理论还没有进行完全的闭合公式推导,但数学逻辑和严密的误差剔除步骤,已经把这个想法的可能性推高了。
“导……”唐超最先缓过神来,“如果按照漆昊的思路,我们要对全球网的所有网格在红外波段进行积分,还要考虑季节、纬度以及卫星表面的吸收系数,这可不是加几行代码那么简单,这是要重构定轨软件底层的动力学模块!”
“咱们的北斗工程定轨软件已经进入最后测试阶段了,下个月就要交付,要是这时候大改底层动力学模型,万一出了Bug拖延了工期,上头怪罪下来……”唐超的声音越来越小,但话里的意思大家都清楚。
刘鹏和刘静也沉默了,搞科研最怕在临门一脚的时候遇见重要的问题,那种未知Bug带来的折磨,能让每一个秃头研究员夜夜爆哭。
戴教授听着这些议论,看着满脸纠结的唐超等人,做了决定:“行了!都给我收起那些瞻前顾后的思想!”
“我们搞北斗,图的是什么?图的就是自主可控,图的就是超越GPS!现在人家美国人模型上的问题都被漆昊找出来了,我们要是装作看不见,还谈什么超越?谈什么国际一流?”
戴教授看向漆昊:“这个地球红外辐射压的精化公式,你现在有完整的物理闭合解吗?”
“戴教授,刚才只是逆向拆解现有国外模型反推出的矛盾点,完整物理建模需要结合北斗卫星专属板面物理结构,耦合红外反射与星体热辐射双向影响,现在只完成了基础框架推导。”
“不过底层耦合方程、误差补偿项我已经有完整思路,只要配套轨道实测数据、集群算力支撑,边迭代仿真边修正,两周内就能拿出可接入软件的完整闭合公式,不会无限期拖累主线工程进度。”
所有人看向他的眼神都多了几分惊讶。
重构辐射压动力学模型,光是梳理多物理场耦合关系,寻常课题组磨两三个月都算快,他张口便是两周出全套闭合解。
你们搞数学的大佬这么恐怖吗?
戴教授眼底一亮,当即拍板分配任务:“分组分工!唐超、刘静带队维持原定测试流程,守住交付底线,保证项目按期验收!”
“刘鹏,你暂停手头所有常规工作,抽调实验室全部闲置人力,最高优先级算力、历年全球轨道实测数据,全程配合漆昊攻坚,资源无上限倾斜!”
接下来的日子,戴教授组上每个人都快忙疯了。
刘鹏原本以为,自己这个名牌大学的博士在漆昊面前至少能当个合格的副手,但很快他就发现,自己在这个燕大研究员面前,顶多算是个做杂活的学术气氛组。
“漆神,你这手速是认真的吗?”刘鹏一边疯狂地整理着RINEX格式的原始观测数据,一边看着漆昊在键盘上快速敲击,代码在双屏显示器上像瀑布一样刷屏,“你真的只是个搞纯数学的?我感觉你写代码就像写母语一样顺畅,连个标点符号都不带卡顿的。”
漆昊头也不抬地说:“代码只是逻辑的具象化,数学逻辑通了,代码自己就会长出来。”
刘鹏不是没见过天才。
戴教授组上的人,哪个不是一路卷上来的学霸?
但眼前这位大神,还是刷新了他对效率两个字的认知。
别人写代码,得先搭框架、查文档、调接口,中间还得停下来想一想逻辑对不对,漆昊不是。
他开动前会在电脑面前先想,然后屏幕上MATLAB和Python来回切,变量名都不带改的,思路像是提前在脑子里跑完了,敲代码只是把脑子里面的东西复现出来而已。
这种能力,可以说,他模仿都模仿不来!
算了,在这种人面前他还是打打下手吧!
“漆神,还有什么需要我做的吗?”
“你帮我把今年IGS全球跟踪站在星蚀期那几天的原始双频多普勒观测值过滤出来,别拿那些被他们平滑过的二手数据。”
“得嘞!”
组内的其他博士倒没有刘鹏那么想得通,有人直接问刘鹏这个组到底是谁在负责,为什么漆昊开始发号施令了?
“我不是说他能力不行。”有人说了。
“我是说咱们组有咱们组的流程,任务分配、节点汇报、技术路线评审,哪一样不是戴老师亲自把关?现在倒好,他一个借调过来的人,直接就给我们排任务了,连个正式的任命文件都没有。”
刘鹏看出来了,这群人被一个比他们年纪小的人指挥来指挥去,心里难受!
刘鹏毕竟是最早一批跟着戴教授的人,直接就给他们分析了:“漆昊现在虽然不是北斗组上的正式人员,但他做的贡献比你少吗?”
“你优化一个原子钟的模型给我看看。”
“漆昊本身能力强,北斗项目又重要,田院士肯定是遵照着规章制度来安排的漆昊,否则,你以为别人真是来当实习生的吗?”
“我就想问你们一个问题,如果现在把漆昊撤走,他手里那个算法,你们谁能接?”
没有人说话。
“接不了,对吧?”
“接不了就老老实实听别人的话照做,有机会你们不抱大腿,等以后没机会了,你们想去抱别人都不会搭理你们。”
“你们自己算一笔账,漆昊现在每天工作十六个小时,他花在跟你们讨论,给你们改代码,在白板上推公式的时间,一天至少三四个小时,你们觉得他是在指挥你们?”
“人家图什么?图你给他泡的咖啡好喝?”
“他图的是把这个项目做成,数学四大刊他发了两篇了,国内很多顶尖高校的数学系,全院一年都不一定有一篇四大,他要的是论文吗?要的是职称吗?人家什么都不缺,他天天加班到凌晨,图的什么?”
“图的是北斗能够顺利组网!”
“原子钟组上现在因为漆昊加班,全部人都乐呵呵的,为什么?”
“漆昊的模型修正了原子钟原本的问题,你看看谁给抱怨了?”
“我就这么说,漆昊带我们做的这项目,能成的话肯定能得奖,几年后,北斗拿了国家奖,获奖名单上没有你的名字,你坐在台下看着别人上去领奖,其中有好几个是你今天一起蹲在实验室里的同事,到时候你难受不难受?”
“所以你们问我,被一个外人指挥心里难不难受?我的回答是,看你怎么选,你选面子,当然难受。”
“你选成长,那就不叫被指挥,那叫被大佬带飞,横竖人家就在那里,大腿伸出来了,你抱不抱,自己看着办。”
说完他坐下来,把椅子往电脑前挪了挪,戴上耳机,一副你们爱咋咋地的态度。
其他人面面相觑,随后老实开始了工作。
在漆昊的指挥下,复杂的工作被拆成了多个任务,他们将整个地球表面划分为多个网格,引入云与地球辐射能量系统卫星的全球红外辐射通量观测数据,作为背景红外源。
然后建立北斗 IGSO-2卫星的三维物理箱体-帆板模型,计算卫星表面不同材质对红外长波的吸收率和二次热辐射率。
当然,这一步漆昊觉得太简单了,就扔给了刘鹏等人去做,其他人也不敢有意见。
他们将精化后的地球长波辐射和太阳直射光压进行三维矢量耦合,构建全新的非保守力动力学摄动方程。
当第一次闭合公式在服务器上运行完毕时,看着屏幕上的反馈数据,漆昊的眉头却紧紧皱了起来。
“怎么了?”刘鹏紧张地问,“数据还是不对?”
“对了一半。”漆昊指着新算出来的残差,“引入地球辐射压之后,太阳直射光压的残差从3.5毫米降到了1.4毫米,虽然有改善,但依然存在系统性的整体偏离,这说明,模型里还漏了东西。”
刘鹏抓狂地挠头:“漏了什么?难道地球在阴影里还会偷偷给卫星吹气不成?”
漆昊有了灵感:“对!就是吹气!不过不是地球,是卫星自己!”
“卫星自身热辐射压!”
漆昊在白板上画下了一个代表热流喷射的箭头,然后说:“卫星进入地影后,外部温度从日照区的近百摄氏度骤降到零下一百多度。虽然外部没热量,但卫星内部的载荷原子钟、变频器等依然在工作,持续产生热量!”
“由于我国北斗卫星的散热面和冷板设计与GPS不同,我们的热辐射各向异性非常明显,卫星的不对称散热,在物理上就相当于卫星自己身上装了一个微型红外喷气发动机,它自身散发的热量,在反作用于轨道!”
“可这个效应能有多大?”旁边一个博士问,“热辐射带走的那点动量,能影响到厘米级的轨道预报?”
漆昊没有回答,只是在白板空白处写下一串推导。
“先记基础关系:总辐射功率P,光子动量变化率F=P/c,也就是辐射反冲力。”“如果热量全空间均匀辐射,各个方向光子动量相互抵消,净力为零,自然不会扰动轨道,但我们北斗星体散热面板集中在卫星这面,隔热层、太阳能背板红外发射率相差三倍以上,热量定向单侧释放,辐射完全各向异性,会产生持续残余摄动力。”
他圈出300W这个数字,看向满屋研究员:“三百瓦的热功率,全部以红外光子从散热面定向排出,三百除以光速,得到基础净辐射反冲力,你们自己动笔算下力的量级,再结合卫星质量算摄动加速度。”
不知不觉间,在场的人还真的听话算了起来。
“卧槽!”过了一会儿,刘鹏发现漆昊说的还真是对的,
“失之毫厘,差之千里,既然要做到极致,就不能放过任何一个物理细节。”
漆昊说罢,再次坐回电脑前,开始添加北斗卫星表面温度变化和星体内部热耗散模型的耦合代码。
又过了几天。
“重新解算,导入SLR激光真值进行检核。”漆昊低声说。
刘鹏屏住呼吸,两眼瞪圆,盯着那个代表着解算进度的百分比条。
50%…… 80%…… 100%!
“刷!”
屏幕上的数据图表立刻刷新。
只见那条原本在星蚀期高高跃起,偏离了3.5毫米的绿色SLR散点曲线,在套用了漆昊精化后的地球红外辐射+卫星自身热辐射的双重动力学模型后,那些杂乱的散点,被锁定在了解算零线的极小邻域内!
“贴住了!真的贴住了!”刘鹏激动得一巴掌拍在自己的大腿上,疼得龇牙咧嘴,却忍不住笑。
原本在旁边打盹的研究员们被这动静惊醒,揉着眼睛凑过来。
当看清屏幕上那条完美收拢的残差曲线时,其他研究员都愣住了。
“这真的解出来了?”有人擦了擦眼睛,“不仅没有引入新的噪声,反而把星蚀期的定轨精度提升了整整一个数量级?”
一群人开始激动了起来。
然后有人把戴教授等人找了过来。
戴教授研究完整个模型后,也很兴奋,不过多年来的习惯,还是让他说道:“在科学界,孤证不立,为了证明我们不是用一个漏洞百出的算法凑巧配平了北斗的数据,我们还得去挑战一下别人的数据。”
刘鹏眼睛亮了:“戴老师,您的意思是拿别人的卫星数据来验证我们的算法?”
戴教授没有回答他,而是看向了漆昊。
漆昊心领神会,调出了国际SLR观测网的公开数据库,果断说出了最熟悉的:“那我推荐俄国格洛纳斯的数据。”