百年清华

中国航天中的清华力量

2021-10-14 | 庄茁 | 来源 公号“清华大学藤影荷声”2010-10-13 |

编者按917日,神舟十二号返回舱顺利返航,成功完成了我国空间站阶段的首次载人飞行任务,为我国航天事业写下了浓墨重彩的一笔。中国航天飞速发展的背后,离不开一代代航天人的拼搏与智慧,清华人也在我国航天事业中贡献了一份不可忽视的力量。本期我们邀请到航天航空学院教授、学院原党委书记庄茁老师为我们介绍中国航天中的清华力量。

2021年是中国航天事业蓬勃发展的一年——天问一号探访火星,天和号核心舱成功入轨运行,天舟货运飞船、神舟十二号载人飞船与核心舱交会对接,中国航天员在空间站长期值守,一个又一个成就标志着中国正在加速迈向航天强国。

在中国航天伟大征程和壮丽画卷中,任何发展进步从来不是在风平浪静中取得的,而是航天人凭着自力更生、无私奉献的勇毅和靠着攻坚克难、勇于攀登的干劲拼搏出来的。在这些辉煌成就中,凝聚着一批清华人的心血与汗水,他们用奋斗和智慧为我国航天事业贡献了清华力量。

培养优秀航天人才

清华力量首先体现在为航天事业培养了大批优秀人才。

在被誉为中国第一代航天科学家成功的典范、国家授予的23名“两弹一星”功勋奖章获得者中,就有以钱学森为代表的14位清华校友;被誉为中国第二代航天科学家的主要代表、中国“载人航天”工程的首任总设计师王永志就是1952年入学的清华校友。

1956年,钱学森先生回到祖国,开创了中国的航天事业。为了满足国防工业建设需要,特别是培养两弹一星亟需的工程人才,1957年,由国务院决定,高教部和中国科学院在清华大学建立工程力学研究班和自动化进修班,培养了324名力学专业人才和99名自动化专业人才,其中许多学员毕业后加入到我国的航天事业。

1958年,为了发展以“两弹一星”为代表的国防高科技,清华大学成立了工程力学数学系。清华师生不但参与了许多重要型号的研制和关键技术的攻关,更为我国航天事业选送了成百上千名优秀毕业生。

2004年,清华大学成立了航天航空学院,王永志院士担任首任院长,由此复建了1952年院系调整时离开清华的航空宇航工程学科,加快了为我国航空航天事业培养人才和科技创新的步伐。2005年,清华大学航天员工程硕士研究生班举行开班仪式。2010年,中国首批13名航天员获得清华大学硕士学位,他们的专业知识、科研能力和外语水平获得全面提升,成为了一批复合型航天员。

今天,在我国航天工程的各个主战场,如运载火箭系统、空间站系统、发射场系统、航天员系统,都能看到一批批清华校友奋斗的身影。正是一种“强国一定有我”的内在力量,鼓舞着一代又一代清华学子献身祖国的航天事业。清华校友中涌现出老一辈的导弹火箭专家梁守磐、火箭专家杨南生、火箭专家孙凝生、中国绕月探测工程总指挥栾恩杰、载人航天专家顾逸东,和新一辈的中国航天科技集团公司总经理吴燕生、副总经理杨保华、中国航天科工集团公司董事长高红卫和通讯卫星总设计师周志成等杰出代表。  

200511月航天员工程硕士班开班仪式

20101月航天员工程硕士毕业典礼

2021年,中国载人航天工程的天和号核心舱、神舟十二号载人飞船成功发射并交会对接。7位清华校友担负了研制和发射的关键岗位任务,以及空间站在轨工作任务。他们是:

聂海胜,神舟十二号任务指令长,2010年获得清华大学航天工程硕士学位;

刘伯明,神舟十二号任务航天员,2010年获得清华大学航天工程硕士学位;

王翔,载人空间站系统总指挥,1996年工程力学系本科毕业,2001年力学学科博士毕业;

容易,长2-F运载火箭总设计师,2006年动力工程及工程热物理学科博士毕业;

谷振丰,中国酒泉卫星发射中心副参谋长,2006年工程力学系本科毕业,2013年航空宇航科学与技术学科博士毕业;

高旭,神舟十二号载人飞船总体副主任设计师,2005年工程力学系本科毕业,2010年力学学科博士毕业;

薛辉,中国酒泉卫星发射中心高级工程师,2003年工程力学系本科毕业,2009年动力工程及工程热物理学科博士毕业。

他们是我国载人航天事业中清华力量的集中体现。

2021年参与神舟十二号载人飞船任务的主要清华航院校友

合作攻关重大任务

清华力量也体现在航天工程项目的合作攻关,为重大型号任务保驾护航。

2005年,某重大型号海试出现故障。应研制单位请求,时任清华大学党委书记陈希亲自指挥,由庄茁、符松、吴子牛、任革学等教授组成多专业团队,参与事故机理分析和帮助研制单位改进设计,保证了后续型号任务发射圆满成功,为国家战略安全做出了重要贡献。

2011年,庄茁团队通过研究发现,长2-丙火箭发射故障是应力集中导致二级伺服支架疲劳断裂所致,为改进制造工艺提供了重要的技术支持。

2019年,赵治华团队提出,长五遥二发射失效故障机理是流固耦合导致的自激振动,并建立理论模型,指出结构的高对称性引起的重频和低阻尼是振动失稳的关键因素。研制团队采取措施有效解决了该组件的失效问题,保证了型号后继发射成功。

符松团队承担的某航天科技重大专项任务,提出的反映第二模态特性的高超声速边界层转捩模式理论,攻克了准确预测气动力/热的难题,支撑了该专项工程走在世界前列。

任革学、赵治华团队提出的空间大型网状可展天线技术,攻克了天地等效性难题,在地面精确预示在轨展开动力学行为,研究成果助力我国成为国际上第二个掌握十米级天线在轨展开技术的国家。

2020年,王兆魁团队自主研制并成功发射了清华重力与大气科学卫星,开创了融合空间科学与卫星技术的特色方向,直接服务于国家重大需求。

2020年王兆魁教授团队自主研制的重力与大气科学卫星成功发射

庄茁、由小川团队参与并指导了天和号核心舱加筋壳体结构疲劳寿命和断裂控制设计和工程化研制,目标是保证核心舱在轨工作寿命15年。经地面模拟太空环境交变温度载荷的试验,验证核心舱寿命大于22.5年。

庄茁教授、由小川副教授团队参与天和号核心舱整体结构控制疲劳断裂设计

李俊峰、宝音、王天舒团队研制的小行星捕获、空间碎片发动机等成果,攻克了载人航天远距离最优导引关键技术,直接应用于航天器交会对接工程;此外,团队研制的型号卫星姿控分系统,在轨控制表现出色。

李路明团队研制的航天员生理信号测试盒、质量测试仪和神经肌肉刺激仪等产品应用于历次载人飞行任务中,为航天员医学监督与健康监测做出了贡献。

高云峰教授参与了航天员王亚平太空授课的实验论证、道具设计、撰写讲稿和拍摄脚本等工作。2013620日,王亚平在太空中演示讲解了在失重条件下物体运动的特点、液体表面张力等神奇的现象,并与地面师生互动交流,当天晚上高云峰接受了《新闻1+1》的专访。

2013年高云峰教授指导神舟十号乘组航天员王亚平太空授课

以上这些科研工作解决了航天型号研制中的关键技术难题,支撑了我国若干航天型号任务的成功实施。而这些,仅是清华人所参与的众多航天科研项目的部分成果。

今天的世界并非太平,我们的祖国岁月静好,一定有人负重前行。在担此重任的人群中,就有一批清华人用脚步丈量奋斗的艰辛路程,用心血浇灌鲜艳的马兰花开,他们选择了祖国的航天事业,而祖国终将选择那些选择了祖国的人。正是有了当年的两弹一星,今天的载人航天、北斗组网、登月探火等辉煌成就,才有了中国的国际地位和国防安全。

弱国无外交,大国崛起就是竞争,胜出的才是崛起者,最终是以经济、科技和军事实力作为标志。一代又一代的清华人耐得住寂寞,守得住繁华,功成不必在我,功成必定有我,在中国航天事业中,乃至在实现中华民族伟大复兴的征程中,让清芳挺秀,为华夏增辉,展示着清华力量。


作者简介

庄茁,清华大学航天航空学院教授,学院原党委书记。国际计算力学学会执委(IACM EC),爱尔兰国立都柏林大学博士,英国斯旺西大学荣誉博士。国防973项目首席科学家,国防173重点项目首席科学家,享受国务院政府特殊津贴专家,全国优秀科技工作者。发表学术论文330余篇,出版学术著作18部。获得2020年中国航空学会科学技术奖一等奖,2018年教育部自然科学奖一等奖,2018年军队科技进步二等奖,2012年钱令希计算力学成就奖,2009年国家级教学成果奖一等奖等。中国力学学会监事,北京力学会荣誉理事长,北京市科协委员。


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