為祖國，他在浩瀚宇宙“牧”星
發(fā)布日期：2019-09-24 供稿：黨委宣傳部 攝影：黨委宣傳部 郭強、部分圖片來源于本人
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在北理工有這樣一位教師，他從18歲上大學起，就開始和飛行器打交道，如今，48歲的他滿腦子想的還是“大氣層外的那些事”，30年來，為祖國他在宇宙深空點亮一顆顆“中國星”，他就是“北理工1號”研發(fā)團隊領頭人——北京理工大學宇航學院教授張曉敏。
過去30年間，他牽頭研制出我國第一顆專門為青少年研制的衛(wèi)星“希望一號”；研制出小巧實用、應用廣泛的CAST100衛(wèi)星平臺；僅用9個月便將一枚承載多項新技術的“北理工1號”小衛(wèi)星送入太空……
2019年夏天，雖然天氣炎熱，依然能看到他一如既往地堅持天天到校“打卡”的身影，即便他牽頭的“北理工1號”衛(wèi)星項目剛剛圓滿收官。
不斷突破自己才最重要
2003年，博士后出站的張曉敏，進入現(xiàn)中國航天科技集團下屬的航天東方紅衛(wèi)星有限公司（以下簡稱東方紅）。“之所以選擇進入公司而非其他科研機構(gòu)，是因為我想做點更實用的技術，企業(yè)會給我更大的舞臺去實現(xiàn)這個目標。”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員干到了總設計師，期間參與了“希望1號”、CAST100微小衛(wèi)星平臺等多項科研任務。
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”的任務。“這是我第一次承擔型號項目，那時有10余家單位、近百人參與到該項目中。由于工期緊、任務重，到后期大家?guī)缀跆焯臁仭谝黄穑腥藗冊谝黄鸬臅r間比跟自己老婆孩子在一起的時間都長。”耗時兩年，這顆承載著新型計算機芯片、新型鋰離子電池等多項創(chuàng)新技術的衛(wèi)星騰空而起，它也被列入2009年度中國十大科普事件。
對過去的成績，張曉敏不愿多談，他說的最多的一句話就是“多聊聊現(xiàn)在”。“過去的成就是光環(huán)，也可能是枷鎖，甚至可能會成為讓人不愿離開的溫室。”在張曉敏看來，過去的就過去了，面向未來、活在當下、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、說說而已。2018年，他做了令所有人都意外的決定——離開東方紅、入職北理工。
“雖然已近知命之年，但我覺得自己還有很多潛力可挖。選擇去北理工，我的想法很簡單，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。
想做點和別人不一樣的
張曉敏加入北理工時，學校的宇航學科建設處在飛速發(fā)展階段。學校正嘗試將宇航工程實踐和技術創(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會。
2018年11月，并入“新軌”的張曉敏接到了第一個任務——牽頭研制“北理工1號”。
作為北理工新技術驗證衛(wèi)星系列的第一顆衛(wèi)星，“北理工1號”究竟要驗證哪些新技術？以什么形式驗證？這是張曉敏和他的團隊需要解決的首個難題。
在宇航學院的會議室里，張曉敏曾和團隊成員多次探討過“北理工1號”的技術清單。“我們的終極目標是，想讓衛(wèi)星在保留功能的同時，盡可能輕一點。”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合材料、柔性材料，便可將質(zhì)量大幅降低。”
順著這個思路，張曉敏提出了把衛(wèi)星外觀設計成為“帆球”的創(chuàng)意。“不用傳統(tǒng)的金屬外殼，多用柔性材料，進而實現(xiàn)給衛(wèi)星‘減重’的目的。”他說，“我就想做點和別人不一樣的。”
“北理工1號”
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一個“小匣子”內(nèi)；當星箭分離后，衛(wèi)星會自動充氣變成直徑為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，團隊成員之一、北理工宇航學院副教授翟光還很為張曉敏捏一把汗。“張曉敏老師對技術研發(fā)很執(zhí)著，也很有自己的想法。不過當‘帆球’創(chuàng)意剛剛被提出時，團隊里很多人還是很擔心，畢竟太新了，大家怕實現(xiàn)有難度。”翟光說。
有了好想法，接下來需要的就是實踐。從2018年11月到2019年7月，這9個月，“北理工1號”成了張曉敏工作的主要內(nèi)容之一，他時常奔走于學校、合作單位和發(fā)射場之間。他帶領團隊先后設計出10種方案，而這些方案很多要在衛(wèi)星“出廠地”蘭州空間技術物理研究所進行測試，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？
“其實驗證也很簡單，裝個照相機就成，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”的科研方式讓他樂此不疲。經(jīng)過多次論證，他提出了3種技術方案可以佐證“帆球”能否順利展開。
“北理工1號”在軌飛行效果圖
2019年7月26日，“北理工1號”升空的第2天，“帆球”能否順利展開的答案將于當日揭曉。
當時，相關工作人員特意在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心架設了臨時電臺，張曉敏就守在電臺旁。“說不緊張是假的，感覺‘帆球’充氣的那5分鐘比5小時還慢。”他說。
突然，電臺傳來信號，帆球順利展開！后續(xù)，其余兩種技術方案也證實“帆球”充氣成近乎完美的球形。守在電臺旁的團隊成員相擁歡呼，張曉敏也難掩激動，和成員擊掌慶祝這一階段性勝利。
從動漫影片汲取創(chuàng)作營養(yǎng)
有趣的是，位于低軌道的“北理工1號”，由于易受軌道上稀薄大氣的擾動阻力，因此相比迎風面積小的“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、歐洲和國內(nèi)研究機構(gòu)以及業(yè)余愛好者極大的關注。
一“星”激起千層浪，張曉敏怎么也沒想到，一時間團隊的科研項目成為全球衛(wèi)星、航天愛好者們討論的熱門話題。不過，這個意外之喜，也恰好與他多年來堅持的航天科普理念不謀而合。“我國作為航天大國，不僅要在技術上力爭做到世界一流，還要在航天科普上作出應有的貢獻。”他說。
在張曉敏的推動下，“北理工1號”項目團隊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任務。“張曉敏老師很注重人的培養(yǎng)，為學生盡量提供創(chuàng)新實踐、學以致用的機會和平臺。”翟光說。
在學生眼里，張曉敏是一位博學又平易近人的導師。“40多歲的張老師會看年輕人喜歡看的電影，還能從中發(fā)現(xiàn)科學問題。”參與“北理工1號”項目的博士生鄭鶴鳴告訴記者，在項目例會上，張曉敏老師常旁征博引，他能從工程問題談到基礎科學，也能從學習方法談到《碟中諜》《天地大沖撞》等影片，從而啟發(fā)學生從多個角度思考問題。
不工作時，張曉敏喜歡通過看動漫來放松。“看動漫能讓我身心放松，同時我能從中汲取到創(chuàng)新的營養(yǎng)。每部動漫影片都能展現(xiàn)創(chuàng)作者的想象力，而對于科研工作者來說，想象力就是創(chuàng)新的源泉。”《龍貓》《你的名字》《大圣歸來》……這些電影熱映時，張曉敏會拽上讀中學的兒子，父子二人一起坐在電影院，享受難得的休閑時光。
也許正是這份“童真”，讓張曉敏一直走在技術創(chuàng)新的路上。
“我的下一個目標是把‘帆球’衛(wèi)星做大，將其直徑做到100米甚至500米；同時也希望帶領團隊將這種輕型、柔性技術能應用到更多的航天器上，為減少空間碎片、深空探測等提供更好的解決方案。”張曉敏說。
（本文內(nèi)容根據(jù)《科技日報》報道《幫“北理工1號”減肥 他給衛(wèi)星穿上“帆布服”》整理）
