清华大学航天学院教授、博士生导师,国家杰出青年宝音贺希格
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清华大学航天学院教授、博士生导师,国家杰出青年宝音贺希格

蒙古文化元火工作室2019-03-13 0:51:1411440A+A-


在清华大学,有一位航天学界的骄子,就来自内蒙古扎赉特旗胡尔勒镇查干牧仁嘎查。虽然来自一个普通的蒙古牧民家庭,但他多年在自己喜欢的航空航天领域不断探究,见证并参与了“天宫”“神舟”的交会对接,并在培养航空航天人才方面孜孜不倦。今天,让我们走近航天航空学院的教授、博士生导师,国家杰出青年基金获得者——宝音贺喜格教授。

宝音全名宝音贺喜格,1972年出生于内蒙古扎赉特旗尔勒镇查干牧仁嘎查,家中有七个兄弟姐妹。少年时,父母亲常年在大队放牧,他从初中开始就住校学习,这也养成了他独立、坚韧的性格。1999年从哈尔滨工业大学飞行器设计专业获得博士学位。后在日本、英国等地工作,2005年回清华大学工作。开展深空探测动力学与控制,相关基础理论及其在重大航天工程中的应用研究。2014-2017连续四年进入Elsevier公布的中国高被引学者航天工程方向榜单;曾获军队科技进步一等奖、上海市科技进步一等奖等;其小行星捕获、空间碎片发动机等成果两度被MIT Tech Review评论,引起广泛的国际关注。攻克载人航天远距离最优导引关键技术,研究成果应用与我国交会对接工程。AIAA终身高级会员、Astrodynamics主编, Science China,《深空探测学报》、《飞控与探测》编委等。培养的博士生5人获得清华大学优秀博士论文奖,2人获得全国优秀博士论文奖。

交会对接远距离导引

宝音教授参与过中国载人航天工程中的最优远距离导引策略设计工作。从神舟八号开始,每次载人航天任务都要与天宫目标飞行器交会对接。火箭将飞船发射入轨后,与目标飞行器相距还很远,需要几次变轨才能接近交会。远距离导引策略设计的工作包括规划飞船的变轨位置、优化机动速度增量等。在实际工程条件下,还需要考虑许多条件的限制,比如:变轨需要在测控站能观测的地方进行(最好在本土的测控站),而每个测控站的测控范围有限;为了保证机动操作的可靠性,每次变轨只能给一个方向的速度增量;发动机的方向和推力固定……这些限制都对最优远距离导引策略设计提出了很大的挑战。


组合体能源管理与平衡

单个航天器的能源问题相对简单,交会对接后两个飞行器形成了一个组合体,它们的能源监控、管理与平衡计算问题就会比较复杂。两个飞行器共4块太阳能帆板,不同姿态下、不同轨道位置,每块太阳能帆板的发电量会因为光线角度、互相遮挡等因素而改变。而每块帆板是由近万块小太阳能电池片组成的,建模时要考虑每小块电池片的光照和它们彼此间的复杂连接。再进一步结合用电系统的模型,就可以根据航天器轨道姿态、设备的工作状态实时监测和预测将来的用电情况。

宝音教授也参与过深空探测任务规划、新型卫星的任务优化等工作;并承担自然科学基金、863、973等科研项目。除了这些严肃的工作,宝音老师还做了一些颇为有趣的研究——小行星捕捉。

十几年前,小行星探测任务在国际上开始兴起。日本于2003年率先发射“隼鸟号”,执行小行星采样返回任务,并于2010年返回地球。而宝音老师提出,因为小行星比较小,与其采样,不如直接将小行星拖到地球轨道上,供人类研究。2010年,宝音贺西老师将这个想法发表论文后,麻省理工的《技术评论》上转载报道,在全球范围内引发了大范围讨论,甚至还有许多科幻小说作家来信,希望宝音教授帮忙写一章科幻小说。两年后,美国正式为小行星捕捉计划立项。

任意物质作为工质的新型发动机

目前的航天推进均基于质量反推原理,反推工质需要从地面携带上去,因此在太空中,获得能量相对容易,获得动量却比较困难。宝音教授提出,也许可以设计出能使用任意材料作为工质的太空发动机,这样就可以利用空间中的碎片、小行星上的岩石等,保证飞行做到就地取材,可大大降低发射成本。这一想法发表后在国际上也引起了强烈反响。

虽然在学术上取得很多荣誉,但是宝音教授更看重的是自己教师这个身份。在清华大学任教12年来,共培养了博士硕士三十余人(毕业22人,在读11人)。他培养的博士生2013年至2017年,连续5年获得清华大学优秀博士论文奖,2人获得全国优秀博士论文奖。连续几年,宝音都带领清学生参加国际深空轨迹优化大赛,分别在2010年的第五届国际深空轨迹优化大赛中荣获第三名,在2015年第八届国际深空轨迹优化大赛中获得第二名,是目前亚洲团队取得的最好成绩。

回顾从青年学子成长为一个航天人的历程,家乡的一方土地滋养了他最初的灵气,朴实的家庭教育培养了他求知的欲望及踏实的行事风格与做人态度。而在他的办公室,椅背上一件蒙古族羊皮坎肩,投射出的是他内心里浓浓的乡愁。作为一个高精尖技术人才,在时间、精力上的付出是常人难以想象的,但宝音教授无论是从事航天动力学研究,还是当一位普通的教师,在追求梦想的过程中应该坚定不移,不受眼前的短期利益、荣誉等诱惑的干扰。为自己的梦想,不管有多难,全身心投入而且长期坚持才有了今天成就。 《参考来源:力小翼,扎赉特微讯等公众平台,总编辑:蒙古文化周刊,转载请如实写来源》

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