幫“北理工1號(hào)”減肥 他給衛(wèi)星穿上“帆布服”
發(fā)布日期： 2019-09-02 供稿：科技日?qǐng)?bào)
編輯：吳楠 審核：王征 閱讀次數(shù)：原文標(biāo)題：幫“北理工1號(hào)”減肥 他給衛(wèi)星穿上“帆布服”
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科技日?qǐng)?bào)記者第一次見(jiàn)到張曉敏，是在北京理工大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱北理工）的校園里。采訪期間正值暑假，當(dāng)大部分師生還在享受假期時(shí)，這位宇航學(xué)院教授依舊堅(jiān)持天天到校“打卡”，即便他牽頭的“北理工1號(hào)”衛(wèi)星項(xiàng)目剛剛圓滿收官。
從18歲上大學(xué)起，張曉敏就開(kāi)始和飛行器打交道。如今，48歲的他滿腦子想的還是“大氣層外的那些事”。
過(guò)去30年間，他牽頭研制出我國(guó)第一顆專門為青少年研制的衛(wèi)星“希望一號(hào)”；研制出小巧實(shí)用、應(yīng)用廣泛的CAST100衛(wèi)星平臺(tái)；僅用9個(gè)月便將一枚承載多項(xiàng)新技術(shù)的“北理工1號(hào)”小衛(wèi)星送入太空……
不斷突破自我才最重要
1989年，張曉敏考入北京航空航天大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱北航）飛行器設(shè)計(jì)與應(yīng)用力學(xué)系應(yīng)用力學(xué)專業(yè)。大三時(shí)，該校宇航學(xué)院第一次面向校內(nèi)招收本科生。
因從小就對(duì)飛行器感興趣，于是張曉敏提出了轉(zhuǎn)院申請(qǐng)，后成為北航宇航學(xué)院首屆本科畢業(yè)生。之后，他又在這里取得了碩士和博士學(xué)位。
2001年，張曉敏踏進(jìn)清華大學(xué)的校園，開(kāi)始博士后研究工作。兩年后，他博士后出站，進(jìn)入現(xiàn)中國(guó)航天科技集團(tuán)下屬的航天東方紅衛(wèi)星有限公司（以下簡(jiǎn)稱東方紅）。
“之所以選擇進(jìn)入公司而非其他科研機(jī)構(gòu)，是因?yàn)槲蚁胱鳇c(diǎn)更實(shí)用的技術(shù)，企業(yè)會(huì)給我更大的舞臺(tái)去實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。”憑此初心，他在這家公司埋頭苦干了15年。
15年間，張曉敏從一名普通的技術(shù)員干到了總設(shè)計(jì)師，期間參與了“希望1號(hào)”、CAST100微小衛(wèi)星平臺(tái)等多項(xiàng)科研任務(wù)。
2007年，也是張曉敏在東方紅工作的第4年，他承接了研制“希望1號(hào)”的任務(wù)。“這是我第一次承擔(dān)型號(hào)項(xiàng)目，那時(shí)有10余家單位、近百人參與到該項(xiàng)目中。由于工期緊、任務(wù)重，到后期大家?guī)缀跆焯臁仭谝黄穑腥藗冊(cè)谝黄鸬臅r(shí)間比跟自己老婆孩子在一起的時(shí)間都長(zhǎng)。”耗時(shí)兩年，這顆承載著新型計(jì)算機(jī)芯片、新型鋰離子電池等多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)的衛(wèi)星騰空而起，它也被列入2009十大科普事件。
對(duì)過(guò)去的成績(jī)，張曉敏不愿多談，他說(shuō)的最多的一句話就是“多聊聊現(xiàn)在”。“過(guò)去的成就是光環(huán)，也可能是枷鎖，甚至可能會(huì)成為讓人不愿離開(kāi)的溫室。”在張曉敏看來(lái)，過(guò)去的就過(guò)去了，面向未來(lái)、活在當(dāng)下、不斷突破自我，才是最重要的。
張曉敏這樣的表態(tài)，不是喊口號(hào)、說(shuō)說(shuō)而已。47歲那年，他做了令所有人都意外的決定——離開(kāi)東方紅、入職北理工。
“可能有人覺(jué)得，人快到50歲，已是準(zhǔn)備退休的年紀(jì)，但我覺(jué)得自己還有很多潛力可挖。選擇去北理工，我的想法很簡(jiǎn)單，就是想在另一條軌道上拓展人生，嘗試其他的可能性。”張曉敏說(shuō)。
就想做點(diǎn)和別人不一樣的
張曉敏加入北理工時(shí)，該校宇航學(xué)科建設(shè)處在飛速發(fā)展階段，學(xué)校正嘗試將宇航工程實(shí)踐和技術(shù)創(chuàng)新相結(jié)合，探索工科人才培養(yǎng)的新模式。這也為張曉敏提供了大展拳腳的機(jī)會(huì)。
2018年11月，并入“新軌”的張曉敏接到了第一個(gè)任務(wù)——牽頭研制“北理工1號(hào)”。
作為北理工新技術(shù)驗(yàn)證衛(wèi)星系列的第一顆衛(wèi)星，“北理工1號(hào)”究竟要驗(yàn)證哪些新技術(shù)？以什么形式驗(yàn)證？這是張曉敏和他的團(tuán)隊(duì)需要解決的首個(gè)難題。
在宇航學(xué)院的會(huì)議室里，張曉敏曾和團(tuán)隊(duì)成員多次探討過(guò)“北理工1號(hào)”的技術(shù)清單。“我們的終極目標(biāo)是，想讓衛(wèi)星在保留功能的同時(shí)，盡可能輕一點(diǎn)。”張曉敏解釋道，“傳統(tǒng)的衛(wèi)星大多使用金屬材料，如果能盡可能多地使用復(fù)合材料、柔性材料，便可將質(zhì)量大幅降低。”
順著這個(gè)思路，張曉敏提出了把衛(wèi)星外觀設(shè)計(jì)成為“帆球”的創(chuàng)意。“不用傳統(tǒng)的金屬外殼，多用柔性材料，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)給衛(wèi)星‘減肥’的目的。”他說(shuō)，“我就想做點(diǎn)和別人不一樣的。”
按照張曉敏的想法，發(fā)射前，衛(wèi)星的主體薄膜球體將被折進(jìn)一個(gè)“小匣子”內(nèi)；當(dāng)星箭分離后，衛(wèi)星會(huì)自動(dòng)充氣變成直徑為500毫米的球體。這看似天馬行空的創(chuàng)意，是否能成真？
如今回想起來(lái)，團(tuán)隊(duì)成員之一、北理工宇航學(xué)院副教授翟光還很為張曉敏捏一把汗。“張曉敏老師對(duì)技術(shù)研發(fā)很執(zhí)著，也很有自己的想法。不過(guò)當(dāng)‘帆球’創(chuàng)意剛剛被提出時(shí)，團(tuán)隊(duì)里很多人還是很擔(dān)心，畢竟太新了，大家怕實(shí)現(xiàn)有難度。”翟光說(shuō)。
有了好想法，接下來(lái)需要的就是實(shí)踐。從2018年11月到2019年7月，這9個(gè)月，“北理工1號(hào)”成了張曉敏工作的主要內(nèi)容之一，他時(shí)常奔走于學(xué)校、合作單位和發(fā)射場(chǎng)之間。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)先后設(shè)計(jì)出10種方案，而這些方案很多要在衛(wèi)星“出廠地”蘭州空間技術(shù)物理研究所進(jìn)行測(cè)試，于是他幾乎每周都往返于蘭州、北京兩地。
期間，他們還常遇到意想不到的困難，比如，怎樣證明“帆球”能在太空中順利展開(kāi)？
“其實(shí)驗(yàn)證也很簡(jiǎn)單，裝個(gè)照相機(jī)就成，很多人都提出這么干，但我不想這樣。”在給自己找難題上，張曉敏從不手軟，找難題再拆解，這種類似“左右手互搏”的科研方式讓他樂(lè)此不疲。經(jīng)過(guò)多次論證，他提出了3種技術(shù)方案可以佐證“帆球”能否順利展開(kāi)。
2019年7月26日，“北理工1號(hào)”升空的第2天，“帆球”能否順利展開(kāi)的答案將于當(dāng)日揭曉。
當(dāng)時(shí)，相關(guān)工作人員特意在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心架設(shè)了臨時(shí)電臺(tái)，張曉敏就守在電臺(tái)旁。“說(shuō)不緊張是假的，感覺(jué)‘帆球’充氣的那5分鐘比5小時(shí)還慢。”他說(shuō)。
突然，電臺(tái)傳來(lái)信號(hào)，帆球順利展開(kāi)！后續(xù)，其余兩種技術(shù)方案也證實(shí)“帆球”充氣成近乎完美的球形。守在電臺(tái)旁的團(tuán)隊(duì)成員相擁歡呼，張曉敏也難掩激動(dòng)，和成員擊掌慶祝這一階段性勝利。
從動(dòng)漫影片汲取創(chuàng)新?tīng)I(yíng)養(yǎng)
有趣的是，位于低軌道的“北理工1號(hào)”，由于易受軌道上稀薄大氣的擾動(dòng)阻力，因此相比“硬”衛(wèi)星，這顆膨脹得更大的“柔”衛(wèi)星的軌道下降速度較快。而這一現(xiàn)象，引起了美國(guó)、歐洲和國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)以及業(yè)余愛(ài)好者極大的關(guān)注。
一“星”激起千層浪，張曉敏怎么也沒(méi)想到，一時(shí)間團(tuán)隊(duì)的科研項(xiàng)目成為全球衛(wèi)星、航天愛(ài)好者們討論的熱門話題。不過(guò)，這個(gè)意外之喜，也恰好與他多年來(lái)堅(jiān)持的航天科普理念不謀而合。“我國(guó)作為航天大國(guó)，不僅要在技術(shù)上力爭(zhēng)做到世界一流，還要在航天科普上作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。”他說(shuō)。
在張曉敏的推動(dòng)下，“北理工1號(hào)”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還吸納了很多本科生、研究生，部分人甚至參與到核心的技術(shù)任務(wù)。“張曉敏老師很注重人的培養(yǎng)，為學(xué)生盡量提供創(chuàng)新實(shí)踐、學(xué)以致用的機(jī)會(huì)和平臺(tái)。”翟光說(shuō)。
在學(xué)生眼里，張曉敏是一位博學(xué)又平易近人的導(dǎo)師。“40多歲的張老師會(huì)看年輕人喜歡看的電影，還能從中發(fā)現(xiàn)科學(xué)問(wèn)題。”參與“北理工1號(hào)”項(xiàng)目的博士生鄭鶴鳴告訴記者，在項(xiàng)目例會(huì)上，張曉敏老師常旁征博引，他能從工程問(wèn)題談到基礎(chǔ)科學(xué)，也能從學(xué)習(xí)方法談到《碟中諜》《天地大沖撞》等影片，從而啟發(fā)學(xué)生從多個(gè)角度思考問(wèn)題。
不工作時(shí)，張曉敏喜歡通過(guò)看動(dòng)漫來(lái)放松。“看動(dòng)漫能讓我身心放松，同時(shí)我能從中汲取到創(chuàng)新的營(yíng)養(yǎng)。每部動(dòng)漫影片都能展現(xiàn)創(chuàng)作者的想象力，而對(duì)于科研工作者來(lái)說(shuō)，想象力就是創(chuàng)新的源泉。”《龍貓》《你的名字》《大圣歸來(lái)》……這些電影熱映時(shí)，張曉敏會(huì)拽上讀中學(xué)的兒子，父子二人一起坐在電影院，享受難得的休閑時(shí)光。
也許正是這份“童真”，讓張曉敏一直走在技術(shù)創(chuàng)新的路上。
“我的下一個(gè)目標(biāo)是把‘帆球’衛(wèi)星做大，將其直徑做到100米甚至500米；同時(shí)也希望帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)將這種輕型、柔性技術(shù)能應(yīng)用到更多的航天器上，為減少空間碎片、深空探測(cè)等提供更好的解決方案。”張曉敏說(shuō)。
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