清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院王學(xué)謙：破解空間機(jī)器人技術(shù)密碼

2026年3月16日，快舟十一號(hào)遙七火箭騰空而起，搭載“西垣0號(hào)”衛(wèi)星順利入軌。與此同時(shí)，一條形似象鼻的柔性機(jī)械臂也進(jìn)入茫茫太空，成功完成“太空加油”關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證。這便是清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院數(shù)據(jù)與信息研究院教授王學(xué)謙團(tuán)隊(duì)牽頭研制的最新成果——空間柔性連續(xù)體機(jī)械臂。就在此次發(fā)射任務(wù)前不久，王學(xué)謙榮獲2025年廣東省“最美科技工作者”稱號(hào)。從2003年踏入哈爾濱工業(yè)大學(xué)，開啟空間機(jī)器人探索之路至今，已過(guò)去23年。是什么力量支撐他堅(jiān)守二十余載？讓我們一同了解這位航天空間機(jī)器人領(lǐng)域的工程師如何在航天事業(yè)的星辰征途上守護(hù)太空安全。

篤定初心：一顆種子，二十三年堅(jiān)持

“航天器在空中拋錨了怎么辦，能不能在太空修建一個(gè)‘4S’店，給航天器加油、保養(yǎng)、做維修？”王學(xué)謙出生于董仲舒的故鄉(xiāng)——河北棗強(qiáng)縣，從小就愛“折騰”機(jī)械類的“玩意兒”。2003年，帶著這份好奇與向往，王學(xué)謙踏入哈爾濱工業(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，博士后出站的王學(xué)謙加入清華大學(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)的攻關(guān)。

20多年來(lái)，從團(tuán)隊(duì)條件匱乏到如今突破重重困難、成果頻出，在這“0到1”的突破背后，“熱愛”是王學(xué)謙堅(jiān)持不懈的動(dòng)力之源。

正如他的愛人所說(shuō)：“他在單位和家里總處于工作狀態(tài)，工作生活不分家，卻從不喊累煩。”這份熱愛，既是對(duì)興趣的執(zhí)著，也是對(duì)家國(guó)的牽掛。求學(xué)期間，研究方向的選擇自由度有限，但“干一行愛一行”的淳樸態(tài)度與“為國(guó)家發(fā)展鉆研”的信念，為這份熱愛增添了厚重的分量。從一顆童年的種子，到23年的扎根生長(zhǎng)，是對(duì)夢(mèng)想的篤定，更是對(duì)初心的堅(jiān)守。

篤定方向：兩手準(zhǔn)備，穩(wěn)中求進(jìn)

中國(guó)空間機(jī)器人領(lǐng)域起步較晚，日本于1997年率先發(fā)射相關(guān)設(shè)備，美國(guó)緊隨其后在2007年推出，中國(guó)則在2013年實(shí)現(xiàn)技術(shù)落地。起初，我們還能通過(guò)參考現(xiàn)有樣板“依葫蘆畫瓢”，但隨著研發(fā)的深入，尤其是在柔性機(jī)械臂的研發(fā)過(guò)程中，更多難題接踵而至——世界上既沒有可直接借鑒的“現(xiàn)成方案”，也不存在能照搬套用的“標(biāo)準(zhǔn)答案”，研究步入領(lǐng)域的“無(wú)人區(qū)”。身處這片未知領(lǐng)域，保持熱愛或許不難，但要在迷霧中做出正確抉擇，絕非易事，這既考驗(yàn)團(tuán)隊(duì)的勇氣，更檢驗(yàn)成員的應(yīng)變能力。

此次隨“西垣0號(hào)”衛(wèi)星升空的柔性機(jī)械臂，恰似一條靈活的象鼻，由多個(gè)柔性彈簧管串聯(lián)而成。未來(lái)，它不僅能為衛(wèi)星完成燃料加注，還可幫助人類在千里之外的太空“穿針引線”，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的維修與升級(jí)。然而，就是這樣一個(gè)需要兼顧穩(wěn)定性與靈活性的關(guān)鍵部件，在研發(fā)之初便面臨諸多挑戰(zhàn)。王學(xué)謙在接受采訪時(shí)回憶道：“科研路上最難忘的關(guān)卡就是當(dāng)初那個(gè)‘二選一’的抉擇。一個(gè)方案擁有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)與工程實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)，另一個(gè)方案則更具優(yōu)勢(shì)、操作更簡(jiǎn)單，卻在算法層面更為復(fù)雜。兩種方法各有利弊，不可能同時(shí)深入推進(jìn)，一旦選錯(cuò)，成本將難以估量，必須做出取舍。”

這份選擇的壓力最終落在了王學(xué)謙肩上。他曾有過(guò)煎熬與猶豫，卻從未萌生放棄的念頭。最終，團(tuán)隊(duì)結(jié)合專家意見，選定理論更扎實(shí)的方案一作為主要研究方向，同時(shí)將更具優(yōu)勢(shì)且更簡(jiǎn)單的方案二列為“備選方案”繼續(xù)探索。這套“組合拳”不僅確保了項(xiàng)目工期，也為后續(xù)發(fā)展保留了可能性，既是對(duì)選擇的篤定，更彰顯了“兩手準(zhǔn)備、穩(wěn)中求進(jìn)”的科研智慧。

▲王學(xué)謙（左二）與團(tuán)隊(duì)成員

篤定信念：面對(duì)困境，相信相信的力量

王學(xué)謙分享說(shuō)：“相信相信的力量。”面對(duì)重大挑戰(zhàn)與困難時(shí)，正是這句座右銘給予他力量，引領(lǐng)團(tuán)隊(duì)突圍。

“還記得在一次環(huán)境實(shí)驗(yàn)中，我們遇到了重大問題。”科研道路從不平坦，面對(duì)困境與停滯，王學(xué)謙那份篤定的平和，對(duì)年輕科研人員而言猶如一盞明燈。當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)已進(jìn)入正樣階段，卻突然發(fā)生嚴(yán)重電磁干擾——若拆散重來(lái)需耗時(shí)一年，時(shí)間完全來(lái)不及；讓機(jī)器人帶“病”上天，風(fēng)險(xiǎn)更是不言而喻。就在這進(jìn)退兩難的困局中，王學(xué)謙帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)頂住“歸零測(cè)試”的壓力，逐個(gè)排查問題，最終找到了突破口。

據(jù)團(tuán)隊(duì)成員回憶，他們?cè)跓嵴婵赵囼?yàn)中也曾有過(guò)“絕處逢生”的經(jīng)歷。該試驗(yàn)旨在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，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)異常，試驗(yàn)面臨中斷甚至周期重啟的風(fēng)險(xiǎn)。團(tuán)隊(duì)必須在有限的試驗(yàn)窗口期內(nèi)解決問題，經(jīng)過(guò)三天的攻關(guān)與算法修正，最終成功排除故障。

王學(xué)謙常勉勵(lì)年輕人：“要相信問題是可以解決的，沉下心來(lái)，一個(gè)結(jié)一個(gè)結(jié)耐心解開。”作為團(tuán)隊(duì)領(lǐng)航者，他始終是“定海神針”般的存在。在困難面前處變不驚的他，在學(xué)生眼中不僅是科研領(lǐng)路人，更是人生道路上的導(dǎo)師。

“空間機(jī)器人，就好比太空中的‘4S服務(wù)店’，能替人類開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)、執(zhí)行出艙操作，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。”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)的天地閉環(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……隨著技術(shù)的進(jìn)步，AI的加持讓空間機(jī)器人的發(fā)展“如虎添翼”。談到未來(lái)，王學(xué)謙表示，空間機(jī)器人的發(fā)展空間和機(jī)遇將持續(xù)擴(kuò)大，這份二十余年的科研堅(jiān)守仍將繼續(xù)。

個(gè)人簡(jiǎn)介

王學(xué)謙，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院數(shù)據(jù)與信息研究院教授，榮獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)1項(xiàng)、國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、省部級(jí)一等獎(jiǎng)3項(xiàng)、國(guó)家863計(jì)劃“十二五”科創(chuàng)之星、深圳市“十大杰出青年”，享受深圳市政府特殊津貼。他在空間機(jī)器人領(lǐng)域承擔(dān)國(guó)家、國(guó)防、教育部重點(diǎn)項(xiàng)目10余項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文300余篇，授權(quán)發(fā)明專利150余項(xiàng)，出版學(xué)術(shù)專著4部。他歷經(jīng)20余年，持續(xù)研制了我國(guó)3個(gè)空間機(jī)器人航天型號(hào)產(chǎn)品，并成功實(shí)現(xiàn)在軌應(yīng)用。

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記者 | 張文鑫 張煒哲

編輯 | 周帥

圖片 | 受訪者提供

審核 | 馮海波 劉肖勇