罗亚中:为“神舟们”的交会对接引路

作者:张强来源:科普中国发布时间:2019-09-13

“一枝独秀不是春,百花齐放春满园。”罗亚中说,载人航天工程是一个庞大的系统工程,需要一代代人接力传承。

地球人从太阳系启程,该怎样向银河系大移民?这是在今年有“航天奥林匹克”之称的国际空间轨道设计大赛(GTOC)上,美国宇航局(NASA)喷气推进实验室(JPL)向世界航天界提出的“烧脑”命题。

前段时间,全世界航天大国卫星轨道设计团队,投入到对这项大赛桂冠的竞逐中。

上月,本届赛事最终成绩揭晓:由14名平均年龄不到29岁的国防科技大学与西安卫星测控中心联队(以下简称联队),以绝对优势荣获冠军,一举打破欧美对赛事冠军的长期垄断。

在“八一”建军节前夕,科技日报记者采访到这支联队的带头人——国防科技大学空天科学学院教授罗亚中。

“我名字中有个‘亚’字,赛前有人因此不看好我们夺‘冠’。”罗亚中笑着说,“从往届只能旁观‘望洋兴叹’,到上届‘一步之遥’屈居亚军,再到本届让欧美同行‘望尘莫及’,中国太空轨道设计竞技能力实现了‘三级跳’。”

最近,罗亚中因在神舟飞船对接任务中作出了重要贡献,被授予“中国载人航天工程突出贡献者”称号。

“半路出家”转战交会对接

采访中,谈及交会对接、轨道设计等方面的知识,罗亚中如数家珍,各类专业术语脱口而出。但很多人不知道,他最初的研究方向是火箭弹道优化,研究交会对接属于“半路出家”。

1997年,怀揣航天梦想的罗亚中考入国防科技大学,2001年被推荐免试在本校继续攻读硕士学位。

2003年10月16日,神舟五号成功返回。我国首名航天员杨利伟出舱的那一刻,标志着载人航天一期工程圆满结束。在这个举国欢庆的日子,中国航天人却并不轻松,因为载人航天二期工程即将启动,亟待突破更为复杂的交会对接技术。

这其中,“交会对接飞行任务规划”是一个关键技术难题,技术攻关面临着诸多困难:前期技术积累少,国外技术封锁严重;而且由于这个研究方向工程性强,不易出创新成果,并不是开展科研工作的上上之选,许多人避而远之。

接下这块“烫手山芋”的,正是罗亚中。那时,他已完成了大部分的硕士研究生学业,研究工作顺风顺水。在最后1年改变研究方向,转攻陌生领域,困难可想而知。但罗亚中没有退缩,他清楚地知道,该技术若不被突破,中国人的航天梦很可能就此打住。而中国军人,一向敢打硬仗。

回忆起当初的选择,他对科技日报记者说:“载人航天工程未来要建造空间站,交会对接是实现空间站组装、航天员驻留轮换等任务的先决条件,是关键核心技术。我当时的想法是,参与其中,作出一点贡献。”

于是,他毅然加入相关课题研究组。为了补齐基础理论短板,早上7点到实验室,深夜12点离开,成了他的日常。

罗亚中:为“神舟们”的交会对接引路

经过潜心攻关,在工程任务部门和课题组团队成员的支持下,罗亚中逐步梳理出交会对接飞行任务规划的技术难点,并为团队开辟出交会对接飞行任务规划这一新的研究方向。

在一片漆黑中摸索、成长

“回首从神舟五号以来参加的历次对接任务,这一过程看似屡创佳绩,实则异常艰辛。可以说,我们团队上下是在一片漆黑中摸索、成长起来的。”罗亚中说。

硕士毕业后,罗亚中将全部精力投入到交会对接飞行任务规划研究中。

这是一块国际公认的“硬骨头”,研究结果的优劣将直接影响载人航天工程的成败。“不下一番苦功,是啃不下这块骨头的。”他说。

博士阶段,罗亚中平均每天工作超过14个小时。为了最大限度地挖掘自身潜力,他一进实验室就会先给自己定一个目标,完不成绝不回宿舍。

印象最深的一次,他给自己定了“今天一定要把这个算法验证程序调通”的目标。结果,他在实验室整整调了数十个小时的程序。

为了拟定适合我国国情的交会对接规划方案和算法,他将能找到的自上世纪50年代以来国内外空间交会对接领域的近千份文献全部研读了一遍、编写了数万行代码、把国际上数十种新的规化算法全部验证了一遍。

2007年,罗亚中受邀到英国剑桥大学作访问学者。剑桥小镇风景如画,他却无暇欣赏。在剑桥大学的3个多月里,他每天都是最后一个离开实验室的人。

回国后,他顶着神经衰弱所带来的偏头痛,坚持分析了数百个轨道方案,按时为载人航天工程提交了高质量规划报告。

相关研究结果在2011年成功应用于神舟八号和天宫一号的交会对接任务中,并在随后的神舟九号、天舟一号等多个重大型号任务中发挥了重要作用。

与此同时,罗亚中也实现了快速成长。他在航天动力学领域顶级期刊发表的论文占同期国内论文比例近1/5,持续多年被全球著名出版集团爱思唯尔(Elsevier)评为中国高被引学者(航天工程领域),他的博士论文被评为全国百篇优秀博士论文,个人先后获得教育部青年长江学者、教育部青年科学奖等学术称号。

悉心培育载人航天下一代

“一枝独秀不是春,百花齐放春满园。”罗亚中说,载人航天工程是一个庞大的系统工程,需要一代代人接力传承。

罗亚中所在的空天科学学院应用力学系,是一个诞生了3位“中国载人航天工程突出贡献者”的优秀集体,有着高度重视人才培养的优良传统。

罗亚中耳濡目染,在指导学生时格外用心。学生们都说,罗老师很严格,也很有耐心。他的一位学生向记者回忆道:“我们写的每篇论文,他都会反复推敲,大到篇章结构、小到语法单词与格式排版,都会仔细修改。”

在参加国际空间轨道设计大赛期间,罗亚中一直陪着参赛学生战斗在最前线,仔细倾听每位队员的想法,掌握每位队员的工作进度。

在综合考量后,他为整支队伍制定计划、梳理思路、明确分工。凭借丰富的优化研究经验,他让队员们少走了很多弯路,没有在太多不可行的方案上浪费精力,而是在几种成熟的方案上精益求精。

当队员们在多脉冲交会优化上浅尝辄止时,他提醒队员们要深度挖掘,最终使燃料系数指标得以提高。“如果不是罗老师坚持,我们估计也就以2000多分收尾了。”一名队员回忆时说。

最终,罗亚中带领团队创造了3101分的佳绩。

如今,罗亚中的辛勤付出终于有了收获:他指导的学生中有1人获航空宇航学科全国优秀博士生论文奖、1人荣立二等功、5人荣立三等功。

与此同时,在参与载人航天工程实践的过程中,罗亚中不停思考,系统总结、梳理了相关技术成果。他和导师合作出版的我国首部交会对接飞行任务规划专著,为相关领域人才培养提供了理论基础,他所写的、面向我国载人航天工程“空间站时代”发展需求的《空间站运营任务规划》一书也即将出版。

正如罗亚中经常勉励学生的一句话:“生命不息,奋斗不止,研究在于长期坚持,年青人要沉得住气,一步一个脚印地走,有量的积累,才会取得质的突破。”

人物档案

罗亚中,生于1979年12月,河南省鲁山县人,现任国防科技大学空天科学学院应用力学系主任、教授、博士生导师,主要从事航天动力学与控制、载人航天任务规划研究,研究成果应用于神舟八号、神舟九号、天舟一号等交会对接飞行任务中。

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