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他带领团队建立“地月导航”


速读:如今,王文彬博士论文中的设想与方向正在逐步成为现实。 “随着地月空间开发与利用热度的不断提升,可以预见,未来将有大量航天器进入地月空间,甚至在月球表面着陆探测。 地月救援和在轨试验中,地月专项党支部的学生也发挥了重要作用:两位95后博士研究生参与计算备份轨道入轨参数;
作者:甘晓,刘如楠 来源:中国科学报 发布时间:2026/9/18 18:59:5

走“天路”,不迷路

他带领团队建立“地月导航”

“开始导航,全程一共10公里,大约需要10分钟……”导航软件里的这句开场白,人们再熟悉不过。如果把10公里延长至38万公里,需要多长时间?又该如何规划路线?

中国科学院空间应用工程与技术中心(以下简称空间应用中心)研究员、地月专项党支部书记王文彬在2017年底,就曾思考过相关的问题。当时,他边读博边工作,在中期答辩后,毅然决定更换研究方向,全力投入到地月空间天基测量与定轨导航的研究中。

如今,王文彬博士论文中的设想与方向正在逐步成为现实。空间应用中心地月空间探索团队构建起了地月空间大尺度三星星座,实现了地月空间快速定轨导航,比传统定轨效率提高1个数量级。前不久,王文彬被评选为中国科学院优秀共产党员。在他看来,这份荣誉更像一种鞭策:国家需要在哪里,科研方向就定在哪里;任务最难在哪里,党员就先站在哪里。

王文彬。 受访者供图

中期答辩后,毅然更换课题

38万公里,是地球到月球的距离。要在这么大的空间尺度上进行精确导航定位绝非易事。

目前,月球和深空探测的导航定位主要依赖地基大口径天线。也就是说,信号基站固定设在地球表面,由地面站进行信号处理和发射。由于地球自转较慢,地面站对月球探测器的观测视角变化慢,定轨效率低,往往需要以天为单位积累观测数据。嫦娥月球探测、天问一号火星探测都是这样。

如果把信号基站设立在近地轨道卫星上,每1.5小时就能绕地球一圈,它能频次更高地“看到”目标航天器。这样一来,目标航天器的导航定轨效率可提高1个数量级以上,比如原来航天器需要24小时才能更新一次位置信息,利用天基测量定轨只需要1.5小时就可更新一次位置信息。

“随着地月空间开发与利用热度的不断提升,可以预见,未来将有大量航天器进入地月空间,甚至在月球表面着陆探测。因此,提高定轨导航效率势在必行。”王文彬说。

这些是王文彬博士论文的重要研究内容。完成博士研究的时期,恰好是他的博士生导师、空间应用中心研究员高扬思考探索地月空间DRO(远距离逆行轨道)战略价值的时期。

王文彬至今记得9年前更换课题的场景。会议室里,高扬拿着笔记本电脑,给大家介绍他关于地月空间DRO的最新思考:地月空间中的这条特殊轨道,处在势能高地,去月球、深空都省力,有潜力成为“太空港口”。

但这条轨道究竟在哪?如何能在广袤空间中把它计算、确定下来?又如何对该轨道上的航天器进行定位导航?这正是王文彬感兴趣的问题。“我一下子就被吸引了,联想到未来能够在地月空间甚至深空中进行精确导航,这是国家战略需要,将会有广阔的前景。”他说。

这时的王文彬,已在空间应用中心工作8年。他从头参与了“天宫二号”载人航天科学实验空间实验室的立项、工程研制、在轨数据处理等任务,已经积累起了扎实的理论基础和工程经验。

就这样,王文彬搁置下已经研究过半的博士论文课题,从头开始进行天基测量与定轨导航的研究。作出这个选择,他不是没有权衡,但在他看来,党员科研工作者不能只算个人学术账,更要算国家战略账。国家在地月空间有需要,他就愿意从已经研究过半的舒适区里走出来。

论文中的构想成为现实,走“天路”不迷路

2022年2月,中国科学院启动实施A类战略性先导科技专项“地月空间DRO探索研究”。

2024年2月3日,专项首颗试验卫星DRO-L成功进入太阳同步轨道,约一个月后的3月13日,DRO-A/B双星组合体发射升空。不料,长征二号丙运载火箭/远征一号S上面级飞行异常,把双星组合体“甩”入远地点仅13.4万公里的“绝望轨道”,远低于预先设计的29.2万公里。

接下来的123天时间里,地月空间探索团队实施5次轨道机动、5次轨迹修正、3次日月引力借力,以传统方案约五分之一的燃料消耗,让“负伤”的双星历经近850万公里航程——相当于在地月之间走了11个来回,最终于2024年7月15日准确进入预定任务轨道。

DRO卫星抢救与轨道重构是场硬仗,地月专项党支部核心成员勇挑重担、迎难而上。党支部书记王文彬进行组织保障、统筹协调,在凝聚团队中发挥重要作用。

2024年8月28日,DRO-A/B双星组合体在DRO成功分离,双星互相拍照。王文彬屏息注视着传回的珍贵图像,这是他第一次真切看到这对“负伤”卫星的样子:DRO-A卫星的太阳翼呈近90度弯折,DRO-B卫星的太阳翼如折断的翅膀,却在深空背景下倔强舒展。

负伤的卫星大大增加了开展在轨技术试验的难度。王文彬带领团队精准设计三星建链试验方案,抢在DRO-A/B星同时满足能源的宝贵时间窗口期完成建链,成功实现首次地月空间三星星座组网试验,成功完成天基测量快速定轨新体制的在轨验证,比传统地基测定轨效率提高1个数量级。

至此,王文彬博士论文中的构想终于成为了现实。即便是第一次造访地月空间的航天器,在天基定轨导航的帮助下,也变成了“识途的老马”。

“我们未来的目标是不断提高定轨导航效率,让其更加精准,使深空飞行也能像地面行驶那样轻松自如。”王文彬说。

“团队型”人才如何带团队

在王文彬看来,自己属于“团队型”人才。“像高扬老师作为部门主任,高瞻远瞩、顶层设计,我作为部门副主任、地月专项党支部书记,是第一执行人和带头人,既要在科研工作中积极承担抢占科技制高点的具体任务,在工程任务中勇于担责,又要号召、团结起整个支部、整个团队的力量。”他说。

前不久,团队全力完成了专项任务地月间的激光通信试验,地月专项党支部不少党员参与其中。

当时正值暑假,专项团队成员展月英把孩子带了过去,一边工作一边带娃。大家在并不宽敞的观测室挤出一块地方,搭起一张小床供孩子休息。

“为了保证科研任务实施,我们就地在云南天文台开展支部活动,组织大家到一线参观学习,有人参观之后连声说‘深受感动’。这种女性的坚韧与力量鼓舞了大家,大家的干劲儿更足了。”王文彬说,“管理并不一定要靠行政的力量去驱动,也可以以工作带团结、以党建促业务。”

曾经在工程任务报奖中,高扬推功揽过,把第一排名让给王文彬、第二排名让给合作单位,只把自己放在第三位。这让王文彬深受感动。如今,有了“挑大梁、当主角”的机会,王文彬也选择把年轻人推上去。

地月救援和在轨试验中,地月专项党支部的学生也发挥了重要作用:两位95后博士研究生参与计算备份轨道入轨参数;两位95后研究生参与开发星上自主导航与时间同步程序,写的2万行代码已在太空运行;00后博士研究生精确复核每次控制参数……甚至一些工程任务、科研项目子课题的负责人,也可由优秀应届研究生担任。

“归根结底,我们要拉开年龄梯队,区别科研方向,避免同质化竞争。这样团队才能最大化地发挥能动性,越来越好。”王文彬说。

主题:王文彬|月球|地月空间|王文彬博士论文