
中电信量子信息科技集团有限公司的科技体验馆内拍摄的“墨子号”量子卫星模型。 新华社记者 张铖 摄

王建宇近照。受访者供图

2016年8月15日“墨子号”发射成功后,王建宇舒心地笑了。 受访者供图

王建宇(前排右二)对研究生进行课题指导。 受访者供图
浙江在线9月30日讯(记者 谢丹颖 通讯员 薛雅文)王建宇头发全白了。
商业航天热潮翻涌的这几年,年近七旬的他,奔波于实验室、讲台、生产线,日程比身边的年轻人还满。
连他自己都数不清,这已经是第几次新的出发。于是便有了外人眼中的“跨界”。可他说,事情归根结底,不过是基于空间光电技术,换了一处场景、再向前的一步。
“对技术的追求、对技术使用的追求,无止境。”回望来路,这句话落成一串踏实的脚印:国际首颗量子科学实验卫星“墨子号”工程常务副总设计师兼总指挥、我国首颗空间引力波探测实验卫星“太极一号”工程总师,再到创办企业,实现异轨星间激光通信,首次完成跨星座、跨轨道、跨厂商建链通信,打破国内跨系统星间数据传输壁垒……
“王建宇”三个字,几乎与空间光电探测领域的一次次“从0到1”绑在一起。
头衔越攒越多,他反倒越不爱提。在中国科学院大学杭州高等研究院(下称“杭高院”)的新生开学第一课上,他的PPT首页只署三个字:研究员。
在“放轻松地聊一聊”的两个多小时里,王建宇鲜少提及自己的高光时刻,提的更多的反而是有关失败,有关迷茫,以及那些豁然开朗的瞬间,那些漫漫人生路上撞见的科学之美、自然奥妙。
100次失败,101次重建
地面上的机器坏了,可以拆开、返厂、重装。而卫星离地几百公里,要尽可能把问题挡在地面。“航天还有窗口期,一拖就错过。”王建宇说,遇到难题连崩溃的工夫都没有,只能限时、限刻解决。即便是“履历漂亮”的王建宇,这条路也走得磕磕绊绊。
外行看火箭腾空、卫星入轨;内行知道,最险的垭口其实在有效载荷——卫星上真正“干活”的部分,不只“好用”,还要“管用”。
实验室摆着的那只真空罐,让王建宇想起“嫦娥一号”的星载激光高度仪。彼时我国激光器从未上过天。“地面测试一切正常,一进真空罐就出问题。”王建宇说,真空带来的失重、温差剧变、大能量冲击……无一不是拦路虎。把问题拆碎、把零件盯死,枯燥地重复测试是常态。
更磨人的是外太空环境无法预测,结果不到最后一刻不揭晓。2016年6月,“墨子号”通过出厂评审,启程前最后一次测试,一台激光器能量突然掉了20%。有人说80%也够用,“走吧,专列等着呢”。王建宇没让步:“做工程可不能止于99%。”
一旦停下,今年还能不能上天?谁也不知道。他扛住压力、步步排查,最终锁定症结:既非设计缺陷,也非器件问题,而是装配过程中残留的应力让光路偏移。正是这份对1%的不放松,设计寿命2年的“墨子号”在2个月后发射升空,硬是工作了9年7个月,直到今年年初才结束在轨工作。
2025年小年将近,“蓝碳一号”A星——这枚承载着浙江海洋碳汇监测使命的首颗卫星,终于走到了发射前最后测试的关口。负责载荷调试的年轻工程师只要测出一点偏差就急得坐立不安,连饭都顾不上吃。见过太多攻坚时刻的王建宇早已习以为常,反倒安慰他:“成功,往往就在于再坚持一下的努力之中。恨不得把设备砸了的时候,再坚持一下,就离成功不远了。”
36年间,在一次一次“挺一挺”中,王建宇越来越清楚:航天工程注定艰难,办法却也简单:发现问题、应对它、找到答案。
2022年,王建宇入局商业航天,创立星遥光宇(常州)科技有限公司。谈及此,无论是他本人还是团队,话里都没有“困难”二字,只有“发现问题、再解决问题”。
卫星越发越多,“星—星”对话成了星座能力的关键。同一轨道面内激光通信技术已成熟,硬骨头在异轨对接:相对运动更快、捕获跟踪更难、链路时刻在变,还得跨厂商、跨系统互通。
市场开门见山:“性能要比肩美国SpaceX‘星链’,速率连地面5G都不如的,不要。”
王建宇第一反应是“这怎么可能”,星链在轨激光链路已是100Gbps级别,而当时我国在轨验证还停留在10Gbps。跟瞄精度、热控、调制解调几乎都要推倒重来。
可市场只认一条:便宜又好用。于是,团队又一次带着问题进实验室:精度不够提精度,功耗太大压功耗……2025年,星遥光宇研制的T2型异轨星间激光通信载荷在轨实现国内首次跨星座、跨轨道、跨厂商激光建链,3000公里距离跟踪精度优于2微弧度、零误码——把100Gbps最费劲的“对准”与“稳定”提前走通。
这份性情,他归因于自己“从小到大经历并不出彩”:作为恢复高考后第一届大学生,第一志愿是应用数学,却被杭州大学物理系录取;读研时恰逢出国潮,但阴差阳错没留成学,埋头扎进一个又一个国家任务。“既然接受了任务,我就认真做下去。”王建宇的回答朴实而真挚,走到今天,靠的无非就是踏实、坚持与责任心。
敢于从0开始
王建宇团队的实验室,白墙贴着白板,不宽的过道也挤着几块活动黑板,布满各种公式、抛物线。但他们常去的“办公室”是青海、西藏这些空气干净、人烟稀少、电磁干扰小的地方。
“和去旅游相比是天差地别。”王建宇眼中的青海湖是这样:海拔3200米的高处,风从湖面刮来,吹得帐篷哗哗响。他攥着记录本蹲在接收设备前,等20公里外的模拟光信号——热气球悬停在几十米高的夜空,带着发射设备,摇摇晃晃模拟卫星的随机漂移、姿态起伏。
这是“墨子号”发射前,团队给自己出的难题。
时间回到2005年,中国科学院院士潘建伟团队实现13公里自由空间量子纠缠分发,证明光子能穿透等效大气厚度而不失纠缠。但天上呢?潘建伟去敲王建宇的门:“建宇,我想把量子实验搬到天上。这事全世界没人做过,我们做了就是国际领先。”
一个做量子物理,负责出题:要做星地量子密钥分发、千公里级量子纠缠分发、地星量子隐形传态,验证量子力学那套超距作用;一个做光电工程,负责解题:光子怎么发得出去、怎么瞄得准、怎么接得回来。两人一拍即合。
不同于常规“星—地”通信用微波——像手电筒的散光,照出去一大片,地面大致对着就行。他们要发的是光子:卫星掠过中国上空只有几分钟时间,地面站得精准接住。而且还要实现“一星对两站”,这两个站相距1203公里。其难度,如同从万米高空的飞机上往下扔硬币,要正好投进地面2个还在慢慢转动的储蓄罐投币口。“两地接住一比对,双方就对上了一串只有彼此知道的密钥,用它加密的信息谁也偷不走。”王建宇解释道。
就这样,以潘建伟为首席科学家、王建宇任工程常务副总师兼卫星总指挥、中科大牵头的联合队伍组建起来了。目标只有一个:研制世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”。
可国内没有如此高精准的对准跟踪技术。买?没人愿意卖。只能咬牙自己做。
2008年到2016年,8年,从零开始。地面测试、车载移动试验、高空模拟信号发射与接收,从算法、设计到器件、工艺、装配,一个难点一个难点地攻克。心里没底,团队不敢把载荷直接送上天,把设备挂上吊车、卡车,后来动用飞机,最后用起热气球,造一个“会动的东西”,练手到底瞄得准不准。
在王建宇的描述中,热气球升空后会随机旋转、颠簸、摇晃,比卫星本身的振动条件还严苛,“这等于故意给自己加难度,过了这一关,上卫星就稳了。”
所有设计几乎都扣着理论的极限在做。整个研制过程,争论无数,解决的问题也无数。2022年诺贝尔物理学奖公布时,官方发的科学背景报告里,用一整段文字点评“墨子号”。王建宇说,那种满足感和成就感,值得一辈子回味。
他记得导师薛永祺说过:做科研,如果用的都是教科书里的东西,那就不要做了。科研要的是原创、是引领。
这也是他把目光投向更远处的原因。太空轨道与频率资源,先到先得。上世纪90年代初访美,摩托罗拉工作人员掏出砖头大的手机说它会取代座机,后来果然如此。在他看来,空间互联网短期内是地面互联网的组成部分。“一旦空间互联网成本更低,替代地面互联网是迟早的事。”如今在讲座、访谈中,他也总会提及“合作”:“很多航天器是通用的,各发各的航天器太浪费,应以城市群合力参与全球科技竞争。”
不做科研,还能做什么?
杭高院开学第一课,王建宇没讲卫星、聊航天,他从牛顿说开去,讲科学家的争论和公式背后的故事。
“基础科学里最深的、最美的例子,就是牛顿。”在他的讲述中,一百万年前,人类就知道太阳东升西落,但不懂规律背后精确的数学结构。如今,让卫星上天,让“天宫一号”“天宫二号”在太空完成对接,依旧是遵循牛顿的公式。而且算对的不是分、不是秒,是百万分之一秒。“正是这种精确,让人类对自然有了更进一步的认识,这是最令科研人倾倒的美。”
谈及手上的项目,即便是外行人也能看出他的认真——王建宇一定不是偶然撞上答案的人。团队一名成员还记得初见他的情形:那是10年前一次工程讨论,他犀利、专注,认真听每一个细节、不放过每一个差错,“以至于现在见他,我定是做足准备,而且仍会止不住地紧张。”
这份认真不止于物理。国家科学事业的发展,给了这位科学家不断成长的广阔天空,如此机会同样要给现在的年轻人。他把给年轻人上课,看得与做研究一样重。“让高深科技走进年轻人的世界很重要,只有把下一代培养好,科研才会后继有人。”王建宇说。
说起自己的团队,王建宇如此评价:都是悟性高、不张扬的年轻人,“这样的人才,个个都是在工程里历练出来的。”
他敢放手,是因为被“接”住过。王建宇常提起青海湖边那次外场实验,他因事提前离开,把任务交给彼时还是博士生的张亮。夜里电话响了,那头带着哭腔:运实验设备的小货车翻了。“我想,完了,实验没希望了。”在电话里安慰他们,大不了实验明年再做,准备叫他们回上海时,张亮却说仪器砸成了几瓣。只要所里再给这几个人、这几样备件,“我们能修好!”他们真的做到了。“比我做出仪器还高兴,因为年轻一辈成长起来了。”
那几年,团队总有人在出差,实现了多个“从0到1”,却没有一张集体照是“全家福”。
如今,王建宇和他的科研团队正在全力推进中高轨量子卫星项目,一批新的科学实验载荷进入工程攻关阶段,光钟便是其中之一。如果在高轨卫星上验证一台高精度的光钟,将对我国参与国际秒定义发挥巨大作用。
有学生曾问他:“如果不搞科研,您会做什么?”
他回答:“没想过。不做科研,我还能做什么?”
“我们团队每年都有数十个研究生进来,光学、机械、电气、热控等专业的都有。”团队成员赵帮健说,学生留在王院士团队,归根结底是认同团队选的物理目标,“我没见过第二个人像他这样每天都在学新东西,他的物理让他不会变老。”
开学第一课最后,王建宇强调:做科研光有智商不够,还要情商和毅力,“遇到坎,聪明人容易绕,绕过去有小成就,难有大成就。很多事情,如果不是有个目标逼着你,你绝对不会花这么大力气去做,一个团队、一个社会,没有竞争就不会进步。”
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