如何給衛(wèi)星“加油”？清華SIGS團(tuán)隊(duì)出“手”！

北京時(shí)間2026年3月16日12時(shí)12分，快舟十一號(hào)遙七運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火升空，“一箭八星”將八顆衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。此次任務(wù)中，由清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院王學(xué)謙教授團(tuán)隊(duì)牽頭研制的“空間柔性連續(xù)體機(jī)械臂”隨“西垣0號(hào)”衛(wèi)星（馭星三號(hào)06星）一同進(jìn)入太空，成功完成了航天在軌加注空間柔性機(jī)械臂關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證。

這一技術(shù)被稱為“太空加油”，即在軌燃料加注技術(shù)，旨在延長(zhǎng)航天器工作壽命，突破燃料攜帶量的限制。此次任務(wù)中，機(jī)械臂要在數(shù)十萬(wàn)米高度的軌道上精準(zhǔn)對(duì)接至燃料加注口，難度堪比在太空中“穿針引線”。

王學(xué)謙

就在此次發(fā)射任務(wù)前不久，王學(xué)謙獲評(píng)2025年廣東省“最美科技工作者”。從實(shí)驗(yàn)室到發(fā)射場(chǎng)，從地面攻關(guān)到太空驗(yàn)證，這位已在空間機(jī)器人領(lǐng)域深耕二十余載的科技工作者，用智慧與擔(dān)當(dāng)，為我國(guó)航天事業(yè)發(fā)展不斷貢獻(xiàn)清華力量，用一次次“入軌”詮釋著科技報(bào)國(guó)的堅(jiān)守與擔(dān)當(dāng)。

衛(wèi)星“續(xù)航”

打造太空“4S服務(wù)店”

王學(xué)謙的科研夢(mèng)想，始于童年時(shí)期對(duì)機(jī)器人的向往。2003年，他踏入哈爾濱工業(yè)大學(xué)，相繼攻讀碩士、博士學(xué)位，正式開(kāi)啟空間機(jī)器人領(lǐng)域的科研探索之旅。2014年，博士后出站的他加入了清華大學(xué)深圳研究生院（現(xiàn)清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院），與團(tuán)隊(duì)聚焦空間機(jī)器人在軌服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。

“汽車壞了可以進(jìn)4S店維修，但航天器在太空中‘拋錨’了怎么辦？”談及空間機(jī)器人的價(jià)值，王學(xué)謙打了這樣一個(gè)生動(dòng)的比方。空間機(jī)器人，就好比太空中的“4S服務(wù)店”，能替人類進(jìn)行科學(xué)試驗(yàn)、出艙操作，甚至為航天器“加油”、維修，清理空間碎片，為我國(guó)航天在軌服務(wù)提供核心支撐。

此次“西垣0號(hào)”衛(wèi)星搭載的柔性機(jī)械臂，正是團(tuán)隊(duì)在該領(lǐng)域的有益實(shí)踐。與剛性機(jī)械臂不同，柔性臂就像一個(gè)靈活的象鼻，它由多個(gè)柔性彈簧管串聯(lián)組成，可卷曲、扭轉(zhuǎn)、纏繞，能適應(yīng)復(fù)雜狹小空間。采用“繩索驅(qū)動(dòng)”方式，形成“電機(jī)—繩索—關(guān)節(jié)—末端”的控制鏈路，其動(dòng)力學(xué)模型極其復(fù)雜。

在太空中，微小抖動(dòng)都可能導(dǎo)致衛(wèi)星姿態(tài)偏移，影響對(duì)接成功率。為解決控制難題，團(tuán)隊(duì)在硬件設(shè)計(jì)上納入極端工況約束，控制算法歷經(jīng)多輪仿真迭代和大量地面試驗(yàn)。

據(jù)團(tuán)隊(duì)回憶，在熱真空試驗(yàn)中，他們也曾遇到“絕處逢生”的場(chǎng)景。該試驗(yàn)主要模擬太空高低溫交替環(huán)境，當(dāng)機(jī)械臂被送入巨大的真空罐后，曾因溫度變化引發(fā)材料微變形，導(dǎo)致臂體失控抖動(dòng)、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)出現(xiàn)異常，帶來(lái)試驗(yàn)中斷、周期重啟的風(fēng)險(xiǎn)。團(tuán)隊(duì)必須在有限的試驗(yàn)窗口期內(nèi)解決問(wèn)題，歷經(jīng)三天攻關(guān)修正算法，最終排除故障。

2026年3月16日酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射現(xiàn)場(chǎng)

“我們的工作不僅僅是做科研，更是要為國(guó)家和社會(huì)創(chuàng)造價(jià)值。”多年來(lái)，王學(xué)謙帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)潛心探索、反復(fù)試驗(yàn)，攻克了空間機(jī)器人總體設(shè)計(jì)、動(dòng)力學(xué)控制、遙操作等“卡脖子”難題，研制出繩驅(qū)動(dòng)空間柔性機(jī)械臂和敏捷機(jī)械臂，以及基于三維手勢(shì)天地閉環(huán)遙操作系統(tǒng)，圓滿完成了多項(xiàng)重要航天任務(wù)，曾獲得國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)、國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、150余項(xiàng)授權(quán)發(fā)明專利……一系列成果的背后，正是團(tuán)隊(duì)攻克一系列技術(shù)難題的生動(dòng)寫照，也鐫刻著他二十余年的科研堅(jiān)守。

匠心育人

點(diǎn)燃學(xué)生心中的科研“火苗”

作為高校教師，王學(xué)謙始終牢記“立德樹人”的根本使命，致力于培養(yǎng)“面向未來(lái)的科技工作者”。在學(xué)生眼中，王學(xué)謙不僅是他們的科研領(lǐng)路人，更是人生道路的導(dǎo)師。王學(xué)謙常說(shuō)，教師的責(zé)任，是發(fā)現(xiàn)并呵護(hù)學(xué)生心中科研理想的“火苗”，并為其“添柴加火”。

王學(xué)謙（左）與李壽杰

他的學(xué)生、2025屆博士畢業(yè)生（現(xiàn)為新加坡南洋理工大學(xué)博士后）李壽杰對(duì)此深有體會(huì)。2020年初入課題組時(shí)，他面對(duì)既定研究方向曾一度有些迷茫。王學(xué)謙察覺(jué)后，鼓勵(lì)他跳出舒適區(qū)、突破原有研究邊界，并在空間、設(shè)備、資源等方面給予全力支持。在導(dǎo)師的引導(dǎo)下，李壽杰勇敢地選擇了頗具挑戰(zhàn)的課題——渾濁水下的物體打撈。歷經(jīng)一年半的摸索、試錯(cuò)、與復(fù)盤改進(jìn)，他與同伴研發(fā)出新一代感知與抓取一體的通用性變剛度機(jī)械爪，并憑借該研究獲得2022年IEEE機(jī)器人與自動(dòng)化國(guó)際會(huì)議（ICRA）最佳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)獎(jiǎng)提名，不僅為自身科研道路奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，更讓心中的科研“火苗”燃燒得愈發(fā)熾熱。

2024年國(guó)際機(jī)器人與自動(dòng)化會(huì)議國(guó)際機(jī)器人競(jìng)賽團(tuán)隊(duì)合影（左二為王學(xué)謙）

2024年國(guó)際機(jī)器人與自動(dòng)化會(huì)議國(guó)際機(jī)器人競(jìng)賽賽前，李壽杰所在的團(tuán)隊(duì)曾接連遭遇失利，成員們壓力巨大、士氣低落。“王老師讓我們沉下心來(lái)，認(rèn)真研讀競(jìng)賽規(guī)則，尋找真正的突破口。”在王學(xué)謙的指導(dǎo)與鼓勵(lì)下，團(tuán)隊(duì)重新調(diào)整狀態(tài)、優(yōu)化方案，最終斬獲競(jìng)賽冠軍。此后，他們又在珠海國(guó)際靈巧操作大賽中一舉拿下兩項(xiàng)冠軍。“王老師教會(huì)我們的，不僅是解決問(wèn)題的方法，更是面對(duì)困境時(shí)的冷靜與定力。”李壽杰感慨道。

在王學(xué)謙看來(lái)，一名優(yōu)秀的科技人才，首先要具備主動(dòng)性。“科研道路上會(huì)遇到無(wú)數(shù)關(guān)隘，這份主動(dòng)性，是支撐科研工作者克服困難、潛心鉆研的核心動(dòng)力。”除了主動(dòng)探索的熱情，王學(xué)謙表示，科技人才還需具備扎實(shí)的數(shù)理基礎(chǔ)、全球勝任力和過(guò)硬的科研素養(yǎng)。“做深入研究，特別是技術(shù)和算法創(chuàng)新，需要有充足的理論做支撐，將研究做深做實(shí)；同時(shí)，要具備較好的全球勝任力，主動(dòng)對(duì)接國(guó)際前沿、開(kāi)展國(guó)際學(xué)術(shù)交流；要既能夠完整把握‘發(fā)現(xiàn)問(wèn)題—分析問(wèn)題—解決問(wèn)題’全流程，更具備獨(dú)立思考、邏輯推理和清晰表達(dá)學(xué)術(shù)見(jiàn)解的能力。”

王學(xué)謙（左）指導(dǎo)學(xué)生

王學(xué)謙說(shuō)，科技人才的成長(zhǎng)也離不開(kāi)“逆商”的錘煉。“失敗是常態(tài)，關(guān)鍵在于面對(duì)失敗的態(tài)度。”他常對(duì)學(xué)生說(shuō)，要在科研道路上走得長(zhǎng)遠(yuǎn)，目標(biāo)從不是發(fā)表一篇論文、獲得一個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，而是“真正做成一件有價(jià)值的事”。唯有樹立遠(yuǎn)大目標(biāo)，才能在無(wú)數(shù)次失敗中堅(jiān)守初心，在一次次挫折中積蓄力量。

李壽杰表示，王學(xué)謙不僅是傳道授業(yè)的導(dǎo)師，更是以身作則的榜樣。“王老師常告訴我們，清華人要敢于啃硬骨頭、勇闖‘無(wú)人區(qū)’，做國(guó)家和社會(huì)真正需要的研究。”

以火傳薪，不以山海為遠(yuǎn)；火種既燃，終成燎原之勢(shì)。王學(xué)謙用匠心育人的堅(jiān)守，守護(hù)著每一顆科研“火種”，讓更多青年學(xué)子帶著理想與擔(dān)當(dāng)，奔赴屬于自己的科研征程。

“上天+下海”

激活產(chǎn)研融合“新引擎”

科研與產(chǎn)業(yè)的深度融合，是驅(qū)動(dòng)未來(lái)科技發(fā)展的核心動(dòng)力。深圳作為我國(guó)科技創(chuàng)新的前沿陣地，匯聚了眾多頂尖的機(jī)器人與人工智能企業(yè)，為前沿技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)，提供了真實(shí)的應(yīng)用場(chǎng)景和高效的協(xié)同鏈條。而清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院立足粵港澳大灣區(qū)的核心區(qū)位優(yōu)勢(shì)，積極推動(dòng)科教融合，依托實(shí)驗(yàn)室積累的技術(shù)成果，開(kāi)展“有技術(shù)門檻的創(chuàng)新性創(chuàng)業(yè)”，讓科研成果真正服務(wù)于社會(huì)。

王學(xué)謙（右）與郭冠求

“王老師既是我的科研導(dǎo)師，也是我的創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師。”郭冠求自2020年碩士期間加入王學(xué)謙課題組，依托學(xué)院搭建的多科學(xué)交叉、重產(chǎn)業(yè)實(shí)踐的科研平臺(tái)，深耕機(jī)器人的機(jī)械、電子、硬件、軟件、算法等全環(huán)節(jié)，積累了較多的科研成果和扎實(shí)的工程落地經(jīng)驗(yàn)。

在王學(xué)謙的悉心指導(dǎo)下，郭冠求逐步接觸科技成果轉(zhuǎn)化工作，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)打破技術(shù)壁壘，將機(jī)器人技術(shù)從航天場(chǎng)景拓展至航運(yùn)、航海、智能制造等民用賽道，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的跨場(chǎng)景應(yīng)用。2025年，郭冠求成立了產(chǎn)業(yè)化公司，通過(guò)學(xué)院科技成果轉(zhuǎn)化機(jī)制完成了知識(shí)產(chǎn)權(quán)成果轉(zhuǎn)化，同時(shí)與多家央國(guó)企達(dá)成產(chǎn)學(xué)研合作。

“要堅(jiān)持長(zhǎng)期主義，不要跟別人去比較，認(rèn)準(zhǔn)自己想做的事情就全力以赴去做。”王學(xué)謙的這句話，成為郭冠求在創(chuàng)業(yè)路上的精神支撐。從一名毫無(wú)工作經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生，成長(zhǎng)為跨領(lǐng)域的創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人，其間的挑戰(zhàn)數(shù)不勝數(shù)。幸運(yùn)的是，每當(dāng)郭冠求垂頭喪氣地走進(jìn)導(dǎo)師的辦公室，又總能獲得新的方向和啟發(fā)。“王老師既會(huì)給我具體的解決方法，也會(huì)做宏觀的方向指導(dǎo)，這么多年一直如此。”

王學(xué)謙（右二）與郭冠求工作現(xiàn)場(chǎng)

目前，郭冠求團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)研發(fā)的船底噴涂機(jī)器人和船側(cè)噴涂機(jī)器人，已在多個(gè)船舶制造維修廠實(shí)測(cè)并上線，逐步實(shí)現(xiàn)圍繞船舶行業(yè)為龍頭場(chǎng)景的機(jī)器人與具身大模型技術(shù)成果示范應(yīng)用，構(gòu)建了“人工智能+物理載體+場(chǎng)景運(yùn)用”的技術(shù)更新閉環(huán)，走出了一條技術(shù)扎根校園、成果服務(wù)社會(huì)的特色科創(chuàng)之路。

凝聚合力

做好“有組織科研”搭臺(tái)人

高校作為教育科技人才一體化的核心陣地，應(yīng)如何找準(zhǔn)定位、發(fā)揮優(yōu)勢(shì)？王學(xué)謙強(qiáng)調(diào)，高校要聚焦探索性、基礎(chǔ)性科研方向，攻克對(duì)行業(yè)發(fā)展至關(guān)重要的難題。“我們一要培養(yǎng)行業(yè)急需的寬口徑、強(qiáng)能力、高素質(zhì)的創(chuàng)新人才，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入新鮮血液；二要聚焦探索性、基礎(chǔ)性科研方向，攻克對(duì)行業(yè)發(fā)展至關(guān)重要的難題，為實(shí)現(xiàn)國(guó)家科技自立自強(qiáng)提供理論與技術(shù)支撐。”

作為清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院數(shù)據(jù)與信息研究院黨總支書記，王學(xué)謙表示，做好管理工作是為了為學(xué)院搭建更加優(yōu)質(zhì)的平臺(tái)，讓更多師生專注于科研與創(chuàng)新，做好“有組織科研”，推動(dòng)科研力量凝聚與效能提升。他將持續(xù)與全院教師一同探索“有組織科研”的有效模式，加強(qiáng)學(xué)科建設(shè)與人才引進(jìn)，搭建協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)，讓科研工作者既能充分發(fā)揮獨(dú)立“作戰(zhàn)”的優(yōu)勢(shì)，又能凝聚合力、協(xié)同攻堅(jiān)，攻克更多國(guó)家重大科研難題。

2025年廣東省“最美科技工作者”這份榮譽(yù)，是對(duì)王學(xué)謙二十余年科研堅(jiān)守的高度肯定。而在王學(xué)謙心中，“最美”的不是領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)上的榮光，而是航天器在軌安全運(yùn)行的平穩(wěn)軌跡，是實(shí)驗(yàn)室里師生潛心鉆研的專注身影，是科技轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力的堅(jiān)實(shí)步伐，是每一次攻克難題后，為國(guó)家航天事業(yè)添磚加瓦的踏實(shí)與篤定。

比獲得榮譽(yù)的喜悅來(lái)得更強(qiáng)烈的，是心中那份沉甸甸的責(zé)任感。王學(xué)謙表示：“未來(lái)，我希望能在科技報(bào)國(guó)的道路上走得更穩(wěn)、更遠(yuǎn)，真正發(fā)揮榜樣的引領(lǐng)作用，帶動(dòng)更多人投身科研、奉獻(xiàn)社會(huì)。”

這種科研攻關(guān)的信念，也折射出深圳國(guó)際研究生院的創(chuàng)新生態(tài)，作為清華大學(xué)在粵港澳大灣區(qū)的重要布局，深圳國(guó)際研究生院始終堅(jiān)持以國(guó)家戰(zhàn)略需求為導(dǎo)向，鼓勵(lì)交叉融合、支持長(zhǎng)周期科研攻關(guān)，敢為人先、腳踏實(shí)地，不斷為清華大學(xué)“雙一流”建設(shè)注入“灣區(qū)”動(dòng)能。

“雙區(qū)”建設(shè)的浪潮奔涌向前，“科技強(qiáng)國(guó)”的號(hào)角響徹云霄。王學(xué)謙用二十余載的初心堅(jiān)守，在浩瀚太空與科研沃土上，書寫著屬于中國(guó)科技工作者的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)。對(duì)他和團(tuán)隊(duì)而言，技術(shù)創(chuàng)新從來(lái)不是終點(diǎn)，而是更長(zhǎng)遠(yuǎn)、重大責(zé)任的開(kāi)始。目前，團(tuán)隊(duì)已在規(guī)劃研究新一代更智能、可靠的遠(yuǎn)距離太空加油機(jī)械臂。

從清華實(shí)驗(yàn)室伸向宇宙的“臂膀”，握住的不僅是加快實(shí)現(xiàn)科技自立自強(qiáng)的信念，更是一份讓人類航天活動(dòng)走得更遠(yuǎn)、更可持續(xù)的使命。

王學(xué)謙：深耕空間智能機(jī)器人，培養(yǎng)未來(lái)科技創(chuàng)新人才

群星閃耀！清華SIGS多位教授當(dāng)選！

看，清華怎么給孩子們上課？

文|吳鴻瑤 易天倫

圖|黃尹思 王學(xué)謙團(tuán)隊(duì)

編輯|葉思佳

審核|聶曉梅 王學(xué)謙 林洲璐

排版|胡靜雯