在这里读博，“顶天”做研究，“立地”做应用

 

①直博生张日晗（左）、贾卿峰观察确认电子束成型实验样品状态。

②直博生王嵩调试检测设备。

■本报记者 刘如楠

研二伊始，中国科学院大学（以下简称国科大）2023级硕士生王腾就加入了中国科学院空间应用工程与技术中心（以下简称空间应用中心）项目组，开始参与空间站数字化平台的工程项目。

当时，他心里犯嘀咕：“我只是个学生，好像什么都不知道，就能参与这么重要的任务了吗？”两年过去，他已积累了许多工程任务经验。

类似的场景，不断在空间应用中心上演。让学生参与国家重大工程任务、在做中学，已经成为研究生导师们多年的共识。

作为国科大的研究生培养单位之一，空间应用中心2025年度招收了92名研究生。他们经过国科大研一集中教学培养后，将于研二回到空间应用中心继续学习。

今年4月，空间应用中心审议通过了“金梯专项”人才自主培养计划（以下简称金梯专项），在中国科学院科教融合3.0、高质量科技创新人才自主培养的道路上迈出新的一步。事实上，在空间应用中心，科学与工程双线并行的培养方式已经持续了多年，如今金梯专项的实施使其更加完善。

11月10日，6名国科大博士生通过现场答辩，入选空间应用中心金梯专项，他们通过“揭榜”的形式成为“揭榜攻坚”博士课题的项目负责人。这些课题，由各研究室的导师根据国家重大战略任务攻关需求提出，以期实现“选题从国家重大任务中来，成果向国家战略需求中去”的闭环培养。

摆脱“交作业”思维

从接到空间站某部位的智能装箱预研任务到完成方案设计，王腾只花了两天时间。

日常生活中常常出现物品分区摆放不合理、空间不够用的情况，空间站也有类似问题，而且更加突出。王腾需要通过智能方式让空间利用效率达到最大化。

“只能边查边做。”王腾说，他迅速开始搜集文献，研究解决方案，并在开源平台上寻找可复现的代码，进行优化改进。他与导师、工程师一起努力，熬了两个晚上后，初步方案终于成型。

“天上无小事。知道自己做的方案能‘上天’，会很有成就感。”王腾说。

空间应用中心是我国载人航天工程等国家重大专项空间应用任务方面的总体管理和技术集成单位，承担着中国空间站科学实验载荷从“蓝图设计”到“飞天实战”的全链条使命。空间应用中心的定位决定了其培养方式不能只停留在科学研究层面，要推向技术发明、工程创造层面。

学生回空间应用中心的第一课，就是摆脱“交作业”思维。

国科大2021级直博生陈佳慧发现，参与工程任务与上课考试最大的不同是，没人再给自己打分。最初她有些无所适从，要做到什么程度才算完？

陈佳慧的导师、空间应用中心研究员高扬告诉她：“工程任务中会不断有新的问题冒出来，如何应对、能否解决、没解决的难点在哪里、后续是否有解决思路，这些问题都要自己清楚，而不是完成了等着老师来评价。”

类似的话，高扬说过很多次。但从知道到理解，陈佳慧花了不少时间：“大概是博二、博三的时候，我在研究中有了一些想法，开始尝试向导师阐述自己的思路。我突然间意识到，自己也有了一些想解决的问题。”

“上天”的压力

从校园课程到工程落地，压力贯穿始终。让大家最有成就感的事，恰恰也是最大的压力来源。

“以天线设计为例，我们必须考虑各种工程实际限制，比如空间辐射、航天器的功率、热力环流等。需要耦合机、电、热、磁、控这些因素，才能保证天线的性能。”王腾说。

如果把兴趣与任务相结合，压力就会减少一些。国科大2023级博士生崔恩泽从小就喜欢航模制作，多年来这个兴趣一直没变。但不巧本硕他都没能选择自己喜欢的专业，甚至毕业后还工作了半年。后来他辞去工作，决定读博。

当看到实验室里各种各样的设备、工具，崔恩泽兴奋地说：“激动得两眼放光，我真来对地方了！”后来，他几乎每天都“泡”在实验室。

去年，崔恩泽做了一个辅助航天员进行实验操作的智能机器人项目，调试时遇到了指令方面的问题，怎么都找不出原因。他想，反正通过其他方式最终也能执行，这个问题可以先放放。

但导师严肃地告诉他：“不行，你必须把这个问题的原因找出来，这是个很大的隐患。”

最终，在逐项排查后，这一问题得以解决。这让崔恩泽吸取教训，“现在我不会放过任何一个小问题，必须都解决了才觉得安心”。

解决“点”的问题，顺着“点”深挖

2024年3月，长征二号丙运载火箭发射DRO-A/B双星组合体后，因上面级飞行异常，卫星被甩入远地点仅13.4万公里的“绝望轨道”，远低于原设计的29.2万公里。同时，卫星还以每秒200度的速度翻滚，面临解体风险。

接下来的123天里，空间应用中心的远距离逆行轨道（DRO）团队展开紧急“太空救援”，最终让卫星“丝滑”入轨。

值得一提的是，有几位“95后”“00后”硕博士生也参与了救援任务。他们开发的程序、写下的代码支撑了卫星的稳定运行。

这么重要的任务，怎么敢交给学生？

面对这样的疑问，空间应用中心研究员张皓解释：“现在整个工科都有理科化的趋势，把论文当成了指挥棒，这很有问题。作为航天工程相关专业的学生，连‘活’的卫星都没见过，算什么科班出身？”

“年轻人思维活跃，我们要给他们机会，从10%、20%开始，逐渐过渡到50%、80%。有时需要导师先把不确定性消化掉，给学生一个可控的试错环境；有时要留一点不确定性给学生，让他们成长。”张皓说，“最关键的是，承担工程任务意味着责任，老师不可以把责任压给学生，最终仍是老师和职工来兜底。”

因此，对于空间应用中心来说，参与工程任务只是培养学生的手段，而不是培养学生的目的。

如果说学生参与工程任务是以“点”为单位、解决“点”上的问题，获得相应的经验，那么学位论文则要求他们顺着“点”深挖、扩展，得到工程与科学的启示，最终服务于国家重大任务需求。

空间应用中心研究员刘兵山对此深有体会：“开发新的3D打印建模算法是我的博士生的论文课题。其工作重点包括定义复杂的几何与物理模型，解决其中的数学问题，构建更高效的数据结构和访问算法。这是非常前沿的问题。”

“作为博士生课题，必须在学术上有所突破。至于后续工程化的代码编写、软件开发、与打印系统的集成等，可能与承担的工程任务交叉，是团队工程师的工作。”刘兵山说。

学生带给导师的惊喜

如果说科学家的使命在于认知世界，其价值在于发现，那么工程师的职责在于改造世界，其成就在于实现。

“青年学生思维活跃，没有条条框框的限制，往往能提出一些新的想法。”空间应用中心副主任（主持工作）王强说。

王强表示：“我们围绕抢占科技制高点的目标设立‘揭榜’的选题，加强学生培养与科研领域布局、重大科技任务部署的协同联动，在工程任务实践中培养人才。金梯专项给年轻人提供一个机会，让他们敢于突破、敢于创新，激发他们投身航天事业、投身国家战略需求的热情。”

空间应用中心研究员万雪长期从事空间探测多场景智能感知与视觉导航定位的研究。她觉得，近几年人工智能的发展非常快，学生们对于新知识很敏锐，有时甚至比老师更先感知新趋势。

万雪发现，当她给了学生足够的探索空间，学生常常会给她带来意想不到的惊喜。

一次，在做卫星维修维护专项任务时，学生发现，太阳光特别强的时候，观测到的卫星会因曝光过度呈现一片白，分辨不出任何细节信息。

后来，这名学生开发出一个智能调整的程序，可以让相机先识别出卫星的部件，再针对特定部位的反射率进行曝光参数调整，帮相机“看清”卫星。

“对于整个卫星维护任务来说，这只是一个小小的改进，但它非常重要，避免了因为看不清导致的原始数据损失问题。”万雪说，“如果不是这名学生，这个问题或许到现在还得不到解决。”

科学与工程就像DNA的双螺旋结构

站在科技创新的天平上，一边是科学，一边是工程，该往哪边倾斜？

“这由学生自己决定。”王强说。

直博第四年，国科大2020级博士生王嵩下定决心转换课题组。他原本的课题组倾向于科学研究，希望不断挑战未知理论问题，王嵩却更倾向于工程实践。

科学讲究发散，工程注重收敛，在越来越大的理念分歧下，王嵩提交了更换课题组的申请。后来，这个想法得到了导师的支持，他也成功转入了另一个曾合作过的课题组。

在很多时候，二者的界限没有那么清晰，科学问题的解决需要工程意识，工程实践的落地离不开前沿技术与理论的指导。

“就像DNA的双螺旋结构一样，科学与工程是相互结合的，培养学生时需要两线并行。”高扬说。

在日常的培养中，导师们有自己独特的节奏。

万雪的培养模式是“打打仗、种种田”。她说：“面临工程节点时，我们齐心协力往前推进，争取打胜仗。完了之后再回来种种田，深挖其中涉及的科学问题。不能马不停蹄地去打仗，那不就成技术工人了吗？”

空间应用中心研究员李盛阳反复对学生说：“要指哪儿打哪儿，不能打哪儿指哪儿。”

“这就意味着，首先需要定位科学问题，找出关键技术难点，有目的地解决，而不是先去做了，再找依据。”李盛阳说。

对于入选金梯专项学生的培养，王强特别强调要“因材施教”。“培养人才要发挥其特长。系统思维比较强的，可以成长为系统总体方面的人才；研究问题比较深入、能够坐得住冷板凳的，可以进行专项技术攻关；如果兼具人文思维、善于交流，可以在工程管理线上发光发热。”

“我们进行建制化、有组织的科研和核心技术攻关，需要团队协作和方方面面的人才储备。”王强说。

要为国家需求、人类发展做点什么

中学时期，王嵩迷上了刘慈欣的《三体》，最初只是被故事情节吸引。

大学时期重读《三体》时，他对“章北海刺杀老航天”的情节印象深刻。“航天界元老坚持传统的、利用化学火箭等驱动飞船研发，而章北海坚持无工质飞船研发，直接利用辐射或磁场等能量使飞船加速，因此他决定刺杀老航天。”

“章北海坚定不移地选择无工质技术路线，最终保留了人类的火种，独自背负起巨大的压力，这种精神让我深受感染。”王嵩说。

等到了空间应用中心，真正接触工程任务，王嵩发觉这种精神信念极为重要：“不知道会不会成功，不知道哪条路能成功，就只能依靠信念去坚持，最终取得突破。”

崔恩泽也曾被《三体》感染。他也希望像书中的章北海、罗辑那样，“往大了说，为人类的发展做点什么；往小了说，为国家的需要留下一点有用的东西，才不觉得白活一生”。

在金梯专项的终审答辩会上，崔恩泽提到自己有极强的动手能力，却被评审老师问得一愣：“极强，这怎么证明？”

短暂的沉默过后，他回答：“实验室里涉及动手操作的，别人做不出都会来找我。我经常能帮他们做出来，如果我做不出来，大家就放弃了。”

说完，评委们都被逗笑了，连声说：“可以，可以，这是你能力的体现。”最终，崔恩泽通过答辩，和其他5名博士生一道，入选金梯专项。

“这6名入选学生的课题各有特色，有的关注人工智能赋能自主飞行，有的研究飞行器的多学科优化，有的探究空间智能操控技术……”空间应用中心研究生部主任王筝说。

空间应用中心副主任吕从民介绍，攻关路上，研究所还为其匹配了由重大任务工程两总或首席科学家担任的战略顾问，以及学术导师和工程导师。他们也由学生身份转变为“准职工”，进入重大工程任务攻关团队，并可以申请所长基金资助科研课题。

10月31日，神舟二十一号载人飞船在酒泉卫星发射中心发射，空间应用中心研究生部组织部分研究生到发射场学习。

站在离发射台只有1公里的地方，火箭构造的细节清晰可见。这个场景，从小学起，他们就在电视上看见过很多次，真正到了现场，更是难掩梦想成真的喜悦。

伴随着“3、2、1，点火”的倒数声，火箭在巨大的轰鸣声中一飞冲天，升腾起浓烈的烟雾。国家的需求、航天的梦想、一代代科学家的奋斗，这些宏大的词汇在这一刻突然具象化了。

王腾的心怦怦地跳，觉得胸腔里有什么要喷出来似的，脑海中曾为工程任务熬夜加班的场景与现实的发射场景交叠。他激动、紧张、高兴，想大声呼喊又努力克制，最终说了句：“震撼，太震撼了！”