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仰望星辰大海 書寫測繪人生
——記中國礦業(yè)大學(xué)特聘教授、資源環(huán)境技術(shù)研究院院長張克非

2024-03-27 11:17
科學(xué)中國人 2024年3期
關(guān)鍵詞:太空

楊 戈 李 雙

張克非

歸去來兮

——“在國外工作這么多年,回頭發(fā)現(xiàn),中國才是能成就大事業(yè)的地方?!?/p>

墨爾本,澳大利亞的海濱之城,也是國際聞名的時尚之都、文化之都,連續(xù)多年被權(quán)威機(jī)構(gòu)評選為“全球最宜居城市”。作為曾經(jīng)的澳大利亞空間研究專項(xiàng)空間平臺項(xiàng)目首席科學(xué)家、皇家墨爾本理工大學(xué)(RMIT University)教授、空間研究中心主任,張克非在這座被譽(yù)為“南半球明珠”的城市里生活和工作了20余年。

20世紀(jì)90年代初,年輕的張克非獲得了澳大利亞國家全額獎學(xué)金,從此踏上大洋彼岸的土地,開始追逐他的科研夢想,在異國他鄉(xiāng)的學(xué)術(shù)土壤里扎下了根。他先后在澳大利亞科廷大學(xué)、英國諾丁漢大學(xué)及澳洲歷史最悠久的高等學(xué)府之一的皇家墨爾本理工大學(xué)等海外高校和科研院所從事研究與教學(xué)工作近30年。

出國之前,張克非的本科與碩士學(xué)業(yè)均在武漢測繪科技大學(xué)(后并入武漢大學(xué))完成,師從大地測量大師寧津生院士。寧院士長期從事大地測量領(lǐng)域的研究,在大地水準(zhǔn)面、地球重力場模型、國家天文重力水準(zhǔn)網(wǎng)等方面成果顯著,為中國測繪學(xué)科的發(fā)展作出了杰出貢獻(xiàn),被世人稱為“測繪泰斗”“大地之星”。

寧津生對學(xué)生的要求極為嚴(yán)格,在他嚴(yán)加教誨下,張克非主攻大地測量與空間信息科學(xué)。著名的物理學(xué)家開爾文勛爵曾經(jīng)說過:“如果你不能用測量數(shù)據(jù)說話,那你就沒有資格談科學(xué)。”著名化學(xué)家門捷列夫也說過:“沒有測量就沒有科學(xué)。”事實(shí)確實(shí)如此,科學(xué)中的任何結(jié)論都需要測量數(shù)據(jù)的支撐,無一例外。“測量是一切科學(xué)研究的基礎(chǔ),是第一步,也是最重要的一步。”張克非如是評價他的專業(yè)。

扎根澳洲學(xué)術(shù)界后,張克非在大地測量、衛(wèi)星大氣遙感、空間態(tài)勢感知、多傳感器組合導(dǎo)航和GNSS掩星等領(lǐng)域接連突破,開始在國際測量和空間信息科學(xué)與技術(shù)圈中嶄露頭角。截至目前,他在國際頂尖學(xué)術(shù)刊物和國際會議上相繼發(fā)表論文500余篇,其中SCI論文230余篇。

作為人類認(rèn)識世界和改造世界的重要手段,測繪是解決經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展重大問題的技術(shù)基礎(chǔ),同時也是突破高精尖科學(xué)前沿的踏板。“科研工作和創(chuàng)新就是要具備思路的前瞻性和獨(dú)到性,如果不能跳出基礎(chǔ)走向高端,就永遠(yuǎn)缺乏競爭性。”數(shù)十年的科研積累讓張克非站在更高的角度思考,將眼光放得更遠(yuǎn),他主張要跳出傳統(tǒng)的思維桎梏,以特色鮮明為根本!他還特別強(qiáng)調(diào)要將測繪技術(shù)運(yùn)用到對國家、民族乃至全人類發(fā)展更具意義的領(lǐng)域中去。為此,張克非做了很多艱苦卓絕的開創(chuàng)性工作,成為全球最早在其他領(lǐng)域成功拓展空間信息技術(shù)的學(xué)者之一。

張克非研發(fā)的基于GPS的多傳感器奧林匹克體育競技智能跟蹤系統(tǒng)是國際上最早且系統(tǒng)地研究基于衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的小型化智能型人員跟蹤系統(tǒng)的成果之一,它還被運(yùn)用到國際體育競技的訓(xùn)練監(jiān)測當(dāng)中。“比如澳大利亞的水上運(yùn)動強(qiáng)項(xiàng)皮劃艇。”張克非舉例道,“傳統(tǒng)的訓(xùn)練過程中是無法進(jìn)行精準(zhǔn)的運(yùn)動員姿態(tài)和成績實(shí)時跟蹤的。運(yùn)動員手臂擺了一圈力量有多大?到底能滑多遠(yuǎn)?這個過程中他的吸氧量是多少?幾個人的協(xié)調(diào)程度如何?沒有精確的數(shù)據(jù),也就無法做到有針對性的提升。但是競技體育是很殘酷的,微弱的0.01秒就可能導(dǎo)致與冠軍失之交臂。”

張克非的研究解決了這一難題。智能跟蹤系統(tǒng)可以很好地分析運(yùn)動員劃行過程中的發(fā)力方式和打水技巧,以及團(tuán)隊(duì)之間如何協(xié)調(diào)才能達(dá)到最佳協(xié)同效果,從而為教練員的訓(xùn)練指導(dǎo)提供科學(xué)幫助。這一成果獲得了十多項(xiàng)國際專利,現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,被廣泛應(yīng)用于多種國際大型體育競技和50多項(xiàng)體育訓(xùn)練項(xiàng)目之中,甚至被澳大利亞的金牌教練員和運(yùn)動員譽(yù)為是國際比賽的“神秘武器”。

張克非還是在國際上率先將大地測量技術(shù)運(yùn)用到衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)(GNSS)大氣探測及空間目標(biāo)追蹤、太空資源探測與利用等領(lǐng)域的拓荒者。他領(lǐng)導(dǎo)開發(fā)的GNSS掩星技術(shù)在氣象預(yù)報(bào)、氣候研究和極端天氣監(jiān)測等應(yīng)用中取得了突破性成果,成功為澳大利亞氣象局首次引入了導(dǎo)航星大氣探測技術(shù)并將氣象預(yù)報(bào)能力提高10小時。這一前沿性成果對澳大利亞甚至全球的社會公共服務(wù)和決策、自然災(zāi)害的預(yù)警等方面均產(chǎn)生了積極而深遠(yuǎn)的影響。

在墨爾本的20多年時間里,張克非帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)贏得了幾十項(xiàng)獎勵和榮譽(yù),其中一項(xiàng)研究在2012年澳大利亞創(chuàng)新卓越獎中被評為此次競賽的最高獎項(xiàng)——杰出獎(outstanding)。

張克非(左一座位)、劉鋼軍教授(右一座位)、于海霞老師(中間座位)與訪澳學(xué)子合影

憑借出色的成果,張克非不僅躋身于國際研究的前沿行列,同時也贏得了國際同行對于來自中國科研工作者的尊重?;始夷珷柋纠砉ご髮W(xué)給了他終身正教授的職位和不菲的待遇,并享受學(xué)校極少有的額外津貼。張克非在墨爾本擁有自己的花園式別墅,科研之余,經(jīng)常開車帶上妻兒到海邊度過悠閑的假日??梢哉f,在澳大利亞,張克非已經(jīng)做到功成名就、衣食無憂,家人也已經(jīng)完全融入了當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境。然而就在優(yōu)渥的生活背后,張克非卻時時陷入沉思,他會時常問自己一個問題:還記得當(dāng)初為什么要出國嗎?

20世紀(jì)八九十年代的大學(xué)生,基于對知識的渴求和國外科研的憧憬,紛紛赴海外求學(xué)。同他們一樣,當(dāng)年留學(xué)異邦的張克非內(nèi)心深處也一直藏著一個聲音:學(xué)有所成,建設(shè)祖國。張克非說:“我的父親也是一名教育工作者,在我出國的時候就一直反復(fù)囑咐我,記得有一天一定要回來報(bào)效國家。我覺得這是我義不容辭的責(zé)任。”

千禧年之后,張克非開始往返于中澳之間,跨越南北半球,成為推動中澳兩國科技和文化交流的樞紐與橋梁。他與中國礦業(yè)大學(xué)合作推進(jìn)國際創(chuàng)新中心的建設(shè)、推動中國學(xué)子赴澳大利亞游學(xué)、培養(yǎng)國內(nèi)來的留學(xué)生、接待官方代表團(tuán)來澳考察交流……他不以山海為遠(yuǎn),同武漢大學(xué)合作建立了南半球第一個北斗定位系統(tǒng)的觀測站。此外,他與中國礦業(yè)大學(xué)合作的國際合作項(xiàng)目作為中澳科技合作的成功典范,入選2010年上海世博會“中澳科技合作三十年三十項(xiàng)典型合作成果”。

一身赤子情懷的張克非時刻關(guān)注著國內(nèi)空間信息技術(shù)的發(fā)展,一心想把在海外所汲取的先進(jìn)知識帶回來,助力祖國科學(xué)事業(yè)的發(fā)展與突破。多年來,他親眼目睹了中國日新月異的變化,所以,當(dāng)國家需要他時,他沒有絲毫猶豫,毅然決然地選擇了放棄國外的優(yōu)厚待遇,回國從頭開始。

回國,便意味著將要放棄在澳大利亞得到的一切優(yōu)厚待遇和條件,重新“二次創(chuàng)業(yè)”。有很多朋友對他的未來感到擔(dān)憂,認(rèn)為他應(yīng)該為自己留條后路。但是張克非覺得君子坦蕩蕩,既然決定要去做的事情,必然要全力以赴。他對國內(nèi)科研事業(yè)的長期關(guān)注讓他作出了大膽預(yù)言:隨著經(jīng)濟(jì)實(shí)力的提升,國家對于科技事業(yè)將更加重視,未來10到20年將會是中國科技發(fā)展的“黃金時期”,中國的體制機(jī)制可以調(diào)動大量的人力物力干成外國干不成的大事。他意識到中國將是他未來追逐空間信息技術(shù)創(chuàng)新突破夢想的圓夢地?!霸趪膺@么多年,回頭發(fā)現(xiàn),中國才是能成就大事業(yè)的地方?!睆埧朔菍τ谧约旱倪x擇充滿了信心!

在墨爾本舉辦的國際研討會上合影

“做點(diǎn)大事”

——“如果我們能把空間信息技術(shù)擴(kuò)展開去,將可以做成無窮多的事兒。”

張克非骨子里是一個永遠(yuǎn)追求領(lǐng)先一步的人,他將這種性格自然地融入了他的科研工作中,時刻激勵著自己和團(tuán)隊(duì)成員要走在國際前沿,做引領(lǐng)性的研究。

“在國內(nèi),只要你想去做事,每天都可以尋找到新的機(jī)會。我想做一些更有意義的事情,發(fā)揮更大的作用?!边@是張克非發(fā)自肺腑的心聲。為了“做大事”的理想回到國內(nèi),想在祖國的土地上實(shí)現(xiàn)自己的抱負(fù),中國礦業(yè)大學(xué)給了他一個廣闊的舞臺。

和大多數(shù)海歸專家一樣,張克非要面臨著從零開始的全新挑戰(zhàn)?!叭f事開頭難嘛。剛回來的時候,沒有項(xiàng)目,沒有辦公場所,也沒有助理人員,一切白手起家。從辦公室的環(huán)境建設(shè),到設(shè)備的采購,再到團(tuán)隊(duì)的建立,一步步走過來了?!?/p>

面對陌生的環(huán)境和不同的評價標(biāo)準(zhǔn),項(xiàng)目的申請和開展并不像想象中那樣輕松。申請書、研發(fā)經(jīng)費(fèi)、儀器設(shè)備、科研人員及行業(yè)大環(huán)境和國家政策的影響等因素,都需要張克非親自考慮和解決。“剛開始申請項(xiàng)目的時候特別辛苦,為了準(zhǔn)備答辯,我們經(jīng)常要通宵達(dá)旦,往往干到下半夜三四點(diǎn)鐘,蜷縮在辦公室的沙發(fā)上小憩一會兒。這種‘苦’啊,我可是多少年都沒有經(jīng)歷過了?!闭劦竭@里,張克非禁不住哈哈大笑起來。

張克非不是一個“長袖善舞”的人,在海外待得時間久了,說話做事愈加簡單直率,不會拐彎抹角。在國內(nèi)的同事看來,他可以解決技術(shù)上最具難度的問題,但是永遠(yuǎn)搞不清楚人際往來中的“江湖規(guī)矩”,也說不出一套一套漂亮的場面話。為此,張克非甚至還一度擔(dān)心自己回國后的“人緣”問題,但現(xiàn)實(shí)告訴他這顯然是多慮了?!拔液苄疫\(yùn)遇到了一群志同道合的伙伴,交到了很多朋友,有本行業(yè)的,還有更多相關(guān)領(lǐng)域的朋友。從學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)和同事,到身邊每一個人,都很關(guān)照我,給了我全方位的支持?!?/p>

張克非回國正趕上國內(nèi)發(fā)展位置服務(wù)的洪流,衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)已成為日常生活不可或缺的幾大基礎(chǔ)設(shè)施之一?!暗侥睦锶コ燥垼侥睦锶ゼ佑??哪個地方有什么促銷的東西?物流貨物運(yùn)輸?shù)侥膫€環(huán)節(jié)了?所有的信息,表面上看是從手機(jī)或電腦上獲得的,但實(shí)際上全部依賴于我們的空間信息技術(shù),所有的社會運(yùn)轉(zhuǎn)都離不開位置服務(wù)和時空信息。”談到這里,張克非停頓了一下,意味深長地說道,“如果我們能把空間信息技術(shù)拓展開去,將可以做成無窮多的事兒。”

張克非這里說的“拓展”,是指將衛(wèi)星通信技術(shù)、空間定位技術(shù)、遙感技術(shù)和飛速發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)及云計(jì)算等技術(shù)結(jié)合起來,從傳統(tǒng)的導(dǎo)航定位衛(wèi)星擴(kuò)展到天空地井(衛(wèi)星-空中-地面-地下)一體化協(xié)同感知空間信息體系,開辟一個新的戰(zhàn)場。就中國礦業(yè)大學(xué)的研究方向而言,緊密結(jié)合空間信息與未來礦業(yè)智能發(fā)展的全球發(fā)展大趨勢,協(xié)同運(yùn)用先進(jìn)的導(dǎo)航定位、遙感、無人機(jī)、地理信息、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)等高新技術(shù)方法,建立起天空地井技術(shù),可以服務(wù)于礦山資源全要素感知與管控、安全生產(chǎn),建設(shè)生態(tài)文明、保護(hù)綠水青山,滿足人民對美好生活的需求。

“應(yīng)用天空地井技術(shù),我們可以為礦山自動化,以及未來礦山的研究,做很多有意義的事情?!睂τ凇暗V山4.0”時代的新機(jī)遇、新需求、新挑戰(zhàn),張克非充滿了信心。例如礦山井下環(huán)境的智能感知,就是實(shí)現(xiàn)井下無人開采、深部開采的關(guān)鍵核心技術(shù)之一。礦山井下定位需要快速、精準(zhǔn)且可靠的測量技術(shù)。張克非依托礦山地下人員跟蹤項(xiàng)目,研發(fā)出了井下人員定位、跟蹤系統(tǒng)及瓦斯監(jiān)測預(yù)警關(guān)鍵技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)無縫定位或者人和物的全員定位,利用基于超寬帶(U W B)和無線射頻識別(RFID)的多傳感器智能融合技術(shù)提高了煤礦安全管理、應(yīng)急救援水平,通過空天地井協(xié)同觀測,可獲取礦區(qū)環(huán)境與災(zāi)害實(shí)時、動態(tài)、綜合信息,為礦區(qū)環(huán)境與災(zāi)害防控提供決策支持。

“GPS在傳統(tǒng)上被認(rèn)定只是為了定位和導(dǎo)航用的,而我們在某種意義上,要創(chuàng)造性地把這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到更多、更廣、更高的科學(xué)研究中去?!睆埧朔窃诎拇罄麃喌臅r候,已經(jīng)創(chuàng)新性地將衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)(GNSS)應(yīng)用到天氣預(yù)報(bào)中,而回國之后,他繼續(xù)在這一領(lǐng)域深耕細(xì)作,利用空間技術(shù)做極端天氣和氣候變化的研究。

顯而易見,氣候變化和極端天氣是人類社會可持續(xù)發(fā)展的重大威脅。作為重要的溫室氣體,大氣水汽是預(yù)測全球氣候變化、降雨和災(zāi)害性天氣的重要信息源。許多極端天氣,諸如暴雨、厄爾尼諾現(xiàn)象等的出現(xiàn)與大氣中的水汽有直接的關(guān)系。它也是許多天氣突變和自然災(zāi)害形成的主要驅(qū)動因素。探測水汽的方法有很多,比如無線電探空、衛(wèi)星探測、微波輻射計(jì)、激光雷達(dá)探測、激光探測、地面濕度計(jì)、太陽光譜分析儀等,但由于全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)具有全天候、高精度、高時空分辨率、實(shí)時高效、不受天氣因素影響、成本低廉等優(yōu)點(diǎn),使得GNSS反演大氣可降水量成為一種快速精確的新方法,并且可以對極端天氣作出預(yù)報(bào)和預(yù)警。

張克非帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)綜合運(yùn)用新一代空間大地測量技術(shù),提出了G N S S+多源空間探測水汽的高精度數(shù)據(jù)處理理論與方法。他們構(gòu)建了融合地基、空基、星基、數(shù)值天氣預(yù)報(bào)及其他相關(guān)觀測手段的綜合體系,結(jié)合現(xiàn)代智能大數(shù)據(jù)挖掘與氣象模式識別,實(shí)現(xiàn)了短時極端天氣智能預(yù)警;基于GNSS長時間歷史觀測,他們聯(lián)合全球大氣環(huán)流模型,挖掘了水汽時間序列氣候變化特征,揭示了水汽變化與氣候變化的聯(lián)動機(jī)理,形成了基于天-空-地水汽探測的多尺度氣候變化研究新方法。這對引領(lǐng)這一領(lǐng)域的國際前沿研究,提升我國實(shí)時水汽探測理論水平,增強(qiáng)應(yīng)對氣候變化和極端天氣的能力,推動北斗創(chuàng)新應(yīng)用,都具有重要科學(xué)意義和應(yīng)用價值。

太空采礦

——“太空采礦既是前沿性的科技探索,又是大國實(shí)力的展示,中國不能缺席!”

多年的海外經(jīng)歷讓張克非養(yǎng)成了從更長遠(yuǎn)的方面考慮問題的思維習(xí)慣,他能夠從未來的角度判斷今天的決策是否正確。著名的物理學(xué)家霍金曾經(jīng)提出過一個觀點(diǎn):“在未來100年內(nèi),人類為了生存,必須去太空尋求新的家園?!边@在很多人聽來是一句杞人憂天的話,但是張克非深以為然。

不可否認(rèn)的是,隨著社會的快速發(fā)展,開采強(qiáng)度不斷增加,環(huán)境破壞日益嚴(yán)重,同時對資源能源的需求也在不斷提高,使得全球資源面臨枯竭,這是不可逆的。為此,張克非在題為《太空采礦發(fā)展現(xiàn)狀、機(jī)遇和挑戰(zhàn)》的論文中提到:“為了破解地球礦產(chǎn)資源枯竭的難題,開發(fā)與利用豐富的太空資源勢在必行,由此太空采礦應(yīng)運(yùn)而生?!?/p>

面對如此嚴(yán)峻的能源、礦產(chǎn)資源緊缺的挑戰(zhàn),各國政府、私營企業(yè)和科研院所都開啟了探索之路,從太空采礦這個大賽道的演進(jìn)歷程來看,世界各國在這方面的投入越來越大。像盧森堡這樣的歐洲小國也在2018年開啟了太空采礦有關(guān)的研發(fā)工作。2019年,美國率先成立了太空軍,在開發(fā)外太空資源方面不斷增加預(yù)算,美國前總統(tǒng)特朗普甚至簽署行政命令,鼓勵美國公民在月球或其他星體從事商業(yè)性礦產(chǎn)勘察、開采和使用,一度掀起“太空淘金”的熱潮。

張克非介紹,地球之外的資源極其豐富,可利用的資源可以用“無窮無盡”來形容。就太陽系而言,月球、火星、小行星等天體上都具有豐富的礦產(chǎn)資源及稀有金屬。據(jù)科學(xué)分析,僅小行星上就擁有豐富的碳、硫、氮、氫,開采后能夠?yàn)槿祟愄峁┴S富的原材料和燃料。此外,一些地球上比較稀缺的資源如鉑系金屬、鈀金屬等,在外太空也有大量分布。

“太空資源的開發(fā)與利用既是大國博弈、科技競爭的關(guān)鍵,也是未來人類文明可持續(xù)發(fā)展的大勢所趨。中國不能缺席!”張克非堅(jiān)定地表示。

近年來,我國航天工程取得的重大成就備受矚目,從神舟一號到神舟十六號的載人航天任務(wù),從嫦娥一號到嫦娥五號的地月探測任務(wù),從天宮一號到天宮二號的空間實(shí)驗(yàn)室建設(shè),標(biāo)志著我國航空航天技術(shù)進(jìn)入世界先進(jìn)水平行列。尤其在2021年,嫦娥五號帶回1731克月壤的消息令人興奮,這讓曾經(jīng)聽上去近乎科幻的場景成為現(xiàn)實(shí),太空資源的開采利用也再次成為國際科學(xué)界熱議的話題。

更令人振奮的是,2023年3月份,天問二號任務(wù)已正式獲得國家批準(zhǔn)立項(xiàng),計(jì)劃通過一次發(fā)射,實(shí)現(xiàn)從近地小行星2016 HO3采樣返回地球。在張克非看來,作為中國唯一一所以礦業(yè)命名的高校,中國礦業(yè)大學(xué)有使命也有義務(wù)成為太空資源開發(fā)與利用的領(lǐng)導(dǎo)者。2018年,在美國科羅拉多礦業(yè)學(xué)院全球首個太空采礦專業(yè)招生的同一時期,中國礦業(yè)大學(xué)也率先成立了國內(nèi)首個太空采礦國際研究中心,并設(shè)立太空采礦“雙一流”建設(shè)項(xiàng)目,積極探索太空資源的開發(fā)與利用。

不過,在遙遠(yuǎn)的太空,想做一名成功的“礦工”,待解決的問題還有一籮筐?!笆紫任覀兊弥赖侥睦锶ゲ?,到底有什么礦物質(zhì)可采,其含量和分布如何?開采成本與收益咋樣?怎么樣能夠準(zhǔn)確地知道它的位置?如何指導(dǎo)采礦設(shè)備前往正確的地點(diǎn)?如何選擇最優(yōu)的路徑以避免風(fēng)險(xiǎn)?”作為一項(xiàng)極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程,要解決張克非提出的這一連串問題,空間信息技術(shù)毫無疑問是關(guān)鍵技術(shù)之一。

測繪作為深空探測的“眼睛”,如何為深空探測器提供實(shí)時、精確、自主的定位導(dǎo)航是需要科技工作者進(jìn)一步研究的問題。“我們現(xiàn)在的導(dǎo)航是地球上的導(dǎo)航,在深空中怎么導(dǎo)航?如何精準(zhǔn)導(dǎo)航?”張克非表示,既然要放眼宇宙,就要從只在地球上做工作的環(huán)境里抬起頭來,走出去,仰望星辰大海,要把導(dǎo)航定位研究移植到太空、深空中去。要把人工智能送到天上去,把通信導(dǎo)航遙感組成一張?zhí)焐系奈锫?lián)網(wǎng),就相當(dāng)于一個人上了天,既要有眼睛,還需要耳朵和大腦。

“要實(shí)現(xiàn)太空采礦,必須對太空時空基準(zhǔn)、探測器軌道設(shè)計(jì)與控制、智能機(jī)器人的精準(zhǔn)導(dǎo)航與控制技術(shù)、攝影測量與遙感、脈沖星導(dǎo)航等測繪技術(shù)進(jìn)行深入的、系統(tǒng)性的研究。首先要建立基準(zhǔn),然后才能指導(dǎo)勘察、采礦、機(jī)械操作?!睆埧朔墙榻B,要早日實(shí)現(xiàn)太空采礦,還需要開展太空導(dǎo)航定位與環(huán)境態(tài)勢感知、太空采礦智能裝備、太空資源勘探與采選、太空資源空間安全及太空資源綜合利用等方面研究,突破不同重力環(huán)境下的空間環(huán)境精準(zhǔn)感知、太空資源的利用途徑、太空資源就地加工與原位利用、太空資源快速運(yùn)輸?shù)纫幌盗屑夹g(shù)難題,這樣才有望為太空采礦工作提供有力保障。

千里之行,始于足下。太空資源必然是未來各國競爭白熱化的目標(biāo),放眼世界,“太空采礦”是一個典型的多學(xué)科交叉融合的前沿技術(shù),美國、日本、俄羅斯、印度及歐洲等國和地區(qū)都已對太空資源進(jìn)行了前期的探索,但是世界上還沒有一個國家有能力和膽量敢放言在十年內(nèi)進(jìn)行工業(yè)化太空資源開采。

我國也已具備了進(jìn)行太空采礦所需相關(guān)技術(shù)的研究條件,擁有非常好的發(fā)展機(jī)遇。張克非的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)疾走在太空采礦的賽道上,并制定了自己的時間表:在初探階段,需要2~3年,發(fā)射小衛(wèi)星組進(jìn)行近地試驗(yàn),進(jìn)行太空資源勘察、設(shè)計(jì)星表機(jī)器人;到2025年,有望開始開發(fā)制造必要設(shè)備;10年左右的時間,有望建立太空采礦基地,發(fā)送采礦設(shè)備到目標(biāo)小行星;15年左右,有望開展太空采礦探索性實(shí)驗(yàn);到2040年,有望進(jìn)行太空資源加工及原位利用;到2070年左右,太空采礦有望進(jìn)入規(guī)?;A段,人類將可以選擇性地進(jìn)行太空資源消費(fèi)。

共向未來

——“我們既要追求卓越,同時在某種意義上也要選擇平庸。”

太空采礦是一項(xiàng)長期、昂貴且極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程,距離真正的太空資源開發(fā)與利用還有很長的路要走。張克非明白,這不是一朝一夕、一個人或幾個人能夠完成的事業(yè)。這一壯舉猶如當(dāng)代的“愚公移山”,需要知難而進(jìn)、子孫相繼,以及持之以恒地努力。

無論是身處澳洲還是國內(nèi),張克非一直強(qiáng)調(diào)現(xiàn)在是整合資源的社會,一個人是做不了什么大事的,必須把大門敞開,同行業(yè)之間甚至是跨行業(yè)之間進(jìn)行合作,讓新鮮空氣流通起來,才會有更多的機(jī)會和成就。他強(qiáng)調(diào),要組建大團(tuán)隊(duì)、搭建大平臺、尋求大支持、拓展大領(lǐng)域并作出大貢獻(xiàn)。作為一名國際知名的科學(xué)家,張克非有著極其開放的理念和胸懷,“我的合作者來自世界各地,一聲召喚,多人響應(yīng)。很快就能組成一支戰(zhàn)斗力極強(qiáng)的隊(duì)伍!”

對于團(tuán)隊(duì)作戰(zhàn),張克非感觸良多:“出國之前那些年,國內(nèi)同行相互之間還很保守,很少分享數(shù)據(jù)成果。這幾年的科研環(huán)境發(fā)生了翻天覆地的變化,我一回來,經(jīng)常是多個單位在一起研討,都把數(shù)據(jù)和想法分享出來,大家坐在一起,通過頭腦風(fēng)暴,能帶來很多新的靈感,然后一起抱團(tuán)合作把事情做大做強(qiáng)?!?/p>

古語云:上下同欲者勝,同舟共濟(jì)者贏!“正因?yàn)橛羞@樣一個凝心聚力的大團(tuán)隊(duì),有這樣一群同甘共苦的合作者,我們的事業(yè)才能很快地往前來推進(jìn)?!睆埧朔且徽Z道出中國礦業(yè)大學(xué)團(tuán)隊(duì)快速發(fā)展的秘訣,“我們明白要干成一件事,必須先凝聚共識、思想統(tǒng)一,剩下的就是堅(jiān)持、堅(jiān)持、再堅(jiān)持!”

張克非的學(xué)生們自然也是他的合作者。他篤信,誰擁有更多更好的人才,誰就能在競爭中取得主動、贏得未來。國家如此,行業(yè)也是如此。張克非對學(xué)生們在科研上既嚴(yán)格,又包容。他的“嚴(yán)格”是為了能夠培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力,只有獨(dú)立思考,不人云亦云,才能培養(yǎng)創(chuàng)新能力,而創(chuàng)新正是推動社會發(fā)展的最大動力;他的“包容”則表現(xiàn)在充分釋放每個人的個性,發(fā)揮每個人的優(yōu)勢、寬容失敗,因材施教,揚(yáng)長避短,然后通過團(tuán)結(jié)協(xié)作,為一個更大的、一致的理想和目標(biāo)而努力。

張克非不止一次地告誡自己的學(xué)生:做科學(xué),特別是基礎(chǔ)科學(xué),從投入到產(chǎn)出,是需要一段比較長的時間的,需要坐得了冷板凳、守得住清貧?!白非髩粝肼铮托枰写笮亟?、大氣度、長規(guī)劃?!痹趶埧朔堑难壑?,他的學(xué)生們都是非常優(yōu)秀的,只不過還需要時間的積累和磨煉?!翱蒲芯拖衽芤粓鲴R拉松,而不是百米競賽,智力的差別并不大,關(guān)鍵在于你能選對方向、長久堅(jiān)持?!睆埧朔菑?qiáng)調(diào),在這個過程中,對手不是別人,是自己。戰(zhàn)勝自己往往比戰(zhàn)勝別人更重要。

回國之后,張克非推掉了不少行政職務(wù)和頭銜,只想踏踏實(shí)實(shí)地專注于科研與教學(xué),做自己最喜歡的事情?!白非笞吭绞俏覀?nèi)松囊粋€奮斗目標(biāo),為國家、為民族、為世界、為科學(xué),要不甘人后,但行事低調(diào)。”這是張克非一以貫之的人生理念。

張克非時常叮囑年輕人:“測繪技術(shù)是典型的多學(xué)科交叉融合的交會點(diǎn),意義重大,值得我們用一輩子的時間去鉆研。”中國人講究傳承,他眼下的重心就在于帶領(lǐng)這個充滿朝氣的團(tuán)隊(duì)向前突破,把年輕人培養(yǎng)成器,推動年輕的科學(xué)家不斷去探索和創(chuàng)新,在深空導(dǎo)航定位、太空采礦、太空遙感等領(lǐng)域去探索自然、探索宇宙,為更多“大事”作出卓越的貢獻(xiàn)?!跋Mㄟ^我們的努力,能夠給學(xué)科、給學(xué)校、給這個行業(yè)留下更多更好的東西,能夠讓后人踩著我們的肩膀走得更高更遠(yuǎn)?!?/p>

“我很幸運(yùn)能夠從事這樣一個與前沿和顛覆性技術(shù)密切相關(guān)的領(lǐng)域,帶給我前所未有的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。”總結(jié)過往的成績時,張克非總是將這些都?xì)w于“幸運(yùn)”,他說:“從讀書,到出國,到工作,再到回國,我一直走得比較順,是個幸運(yùn)兒。”然而,在他這一句云淡風(fēng)輕的“幸運(yùn)”背后,卻藏著多少不為人知的犧牲、堅(jiān)持與付出。

成功不會總降臨在“幸運(yùn)者”的頭上,成功只會給那些時刻準(zhǔn)備好了的人。“道固遠(yuǎn),篤行可至;事雖巨,堅(jiān)為必成?!痹诳蒲泄リP(guān)的道路上,張克非和他的團(tuán)隊(duì)不會停下前進(jìn)的腳步,他們已經(jīng)把目光投向了更遠(yuǎn)的未來。張克非和他的同事們一樣,充滿了憧憬,更充滿了斗志,“星辰大海、仰望星空、向夢而生,希望我們能永葆一顆雄心,砥礪前行,永遠(yuǎn)占據(jù)在科學(xué)技術(shù)的制高點(diǎn)上”。

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