如何給衛星“加油”？清華SIGS團隊出“手”！

北京時間2026年3月16日12時12分，快舟十一號遙七運載火箭在酒泉衛星發射中心點火升空，“一箭八星”將八顆衛星送入預定軌道。此次任務中，由清華大學深圳國際研究生院王學謙教授團隊牽頭研制的“空間柔性連續體機械臂”隨“西垣0號”衛星（馭星三號06星）一同進入太空，成功完成了航天在軌加注空間柔性機械臂關鍵技術驗證。

這一技術被稱為“太空加油”，即在軌燃料加注技術，旨在延長航天器工作壽命，突破燃料攜帶量的限制。此次任務中，機械臂要在數十萬米高度的軌道上精準對接至燃料加注口，難度堪比在太空中“穿針引線”。

王學謙

就在此次發射任務前不久，王學謙獲評2025年廣東省“最美科技工作者”。從實驗室到發射場，從地面攻關到太空驗證，這位已在空間機器人領域深耕二十余載的科技工作者，用智慧與擔當，為我國航天事業發展不斷貢獻清華力量，用一次次“入軌”詮釋著科技報國的堅守與擔當。

衛星“續航”

打造太空“4S服務店”

王學謙的科研夢想，始于童年時期對機器人的向往。2003年，他踏入哈爾濱工業大學，相繼攻讀碩士、博士學位，正式開啟空間機器人領域的科研探索之旅。2014年，博士后出站的他加入了清華大學深圳研究生院（現清華大學深圳國際研究生院），與團隊聚焦空間機器人在軌服務關鍵技術攻關。

“汽車壞了可以進4S店維修，但航天器在太空中‘拋錨’了怎么辦？”談及空間機器人的價值，王學謙打了這樣一個生動的比方。空間機器人，就好比太空中的“4S服務店”，能替人類進行科學試驗、出艙操作，甚至為航天器“加油”、維修，清理空間碎片，為我國航天在軌服務提供核心支撐。

此次“西垣0號”衛星搭載的柔性機械臂，正是團隊在該領域的有益實踐。與剛性機械臂不同，柔性臂就像一個靈活的象鼻，它由多個柔性彈簧管串聯組成，可卷曲、扭轉、纏繞，能適應復雜狹小空間。采用“繩索驅動”方式，形成“電機—繩索—關節—末端”的控制鏈路，其動力學模型極其復雜。

在太空中，微小抖動都可能導致衛星姿態偏移，影響對接成功率。為解決控制難題，團隊在硬件設計上納入極端工況約束，控制算法歷經多輪仿真迭代和大量地面試驗。

據團隊回憶，在熱真空試驗中，他們也曾遇到“絕處逢生”的場景。該試驗主要模擬太空高低溫交替環境，當機械臂被送入巨大的真空罐后，曾因溫度變化引發材料微變形，導致臂體失控抖動、監控數據出現異常，帶來試驗中斷、周期重啟的風險。團隊必須在有限的試驗窗口期內解決問題，歷經三天攻關修正算法，最終排除故障。

2026年3月16日酒泉衛星發射中心發射現場

“我們的工作不僅僅是做科研，更是要為國家和社會創造價值。”多年來，王學謙帶領團隊潛心探索、反復試驗，攻克了空間機器人總體設計、動力學控制、遙操作等“卡脖子”難題，研制出繩驅動空間柔性機械臂和敏捷機械臂，以及基于三維手勢天地閉環遙操作系統，圓滿完成了多項重要航天任務，曾獲得國家科技進步獎特等獎、國家技術發明獎二等獎、150余項授權發明專利……一系列成果的背后，正是團隊攻克一系列技術難題的生動寫照，也鐫刻著他二十余年的科研堅守。

匠心育人

點燃學生心中的科研“火苗”

作為高校教師，王學謙始終牢記“立德樹人”的根本使命，致力于培養“面向未來的科技工作者”。在學生眼中，王學謙不僅是他們的科研領路人，更是人生道路的導師。王學謙常說，教師的責任，是發現并呵護學生心中科研理想的“火苗”，并為其“添柴加火”。

王學謙（左）與李壽杰

他的學生、2025屆博士畢業生（現為新加坡南洋理工大學博士后）李壽杰對此深有體會。2020年初入課題組時，他面對既定研究方向曾一度有些迷茫。王學謙察覺后，鼓勵他跳出舒適區、突破原有研究邊界，并在空間、設備、資源等方面給予全力支持。在導師的引導下，李壽杰勇敢地選擇了頗具挑戰的課題——渾濁水下的物體打撈。歷經一年半的摸索、試錯、與復盤改進，他與同伴研發出新一代感知與抓取一體的通用性變剛度機械爪，并憑借該研究獲得2022年IEEE機器人與自動化國際會議（ICRA）最佳結構設計獎提名，不僅為自身科研道路奠定了堅實基礎，更讓心中的科研“火苗”燃燒得愈發熾熱。

2024年國際機器人與自動化會議國際機器人競賽團隊合影（左二為王學謙）

2024年國際機器人與自動化會議國際機器人競賽賽前，李壽杰所在的團隊曾接連遭遇失利，成員們壓力巨大、士氣低落。“王老師讓我們沉下心來，認真研讀競賽規則，尋找真正的突破口。”在王學謙的指導與鼓勵下，團隊重新調整狀態、優化方案，最終斬獲競賽冠軍。此后，他們又在珠海國際靈巧操作大賽中一舉拿下兩項冠軍。“王老師教會我們的，不僅是解決問題的方法，更是面對困境時的冷靜與定力。”李壽杰感慨道。

在王學謙看來，一名優秀的科技人才，首先要具備主動性。“科研道路上會遇到無數關隘，這份主動性，是支撐科研工作者克服困難、潛心鉆研的核心動力。”除了主動探索的熱情，王學謙表示，科技人才還需具備扎實的數理基礎、全球勝任力和過硬的科研素養。“做深入研究，特別是技術和算法創新，需要有充足的理論做支撐，將研究做深做實；同時，要具備較好的全球勝任力，主動對接國際前沿、開展國際學術交流；要既能夠完整把握‘發現問題—分析問題—解決問題’全流程，更具備獨立思考、邏輯推理和清晰表達學術見解的能力。”

王學謙（左）指導學生

王學謙說，科技人才的成長也離不開“逆商”的錘煉。“失敗是常態，關鍵在于面對失敗的態度。”他常對學生說，要在科研道路上走得長遠，目標從不是發表一篇論文、獲得一個獎項，而是“真正做成一件有價值的事”。唯有樹立遠大目標，才能在無數次失敗中堅守初心，在一次次挫折中積蓄力量。

李壽杰表示，王學謙不僅是傳道授業的導師，更是以身作則的榜樣。“王老師常告訴我們，清華人要敢于啃硬骨頭、勇闖‘無人區’，做國家和社會真正需要的研究。”

以火傳薪，不以山海為遠；火種既燃，終成燎原之勢。王學謙用匠心育人的堅守，守護著每一顆科研“火種”，讓更多青年學子帶著理想與擔當，奔赴屬于自己的科研征程。

“上天+下海”

激活產研融合“新引擎”

科研與產業的深度融合，是驅動未來科技發展的核心動力。深圳作為我國科技創新的前沿陣地，匯聚了眾多頂尖的機器人與人工智能企業，為前沿技術從實驗室走向市場，提供了真實的應用場景和高效的協同鏈條。而清華大學深圳國際研究生院立足粵港澳大灣區的核心區位優勢，積極推動科教融合，依托實驗室積累的技術成果，開展“有技術門檻的創新性創業”，讓科研成果真正服務于社會。

王學謙（右）與郭冠求

“王老師既是我的科研導師，也是我的創業導師。”郭冠求自2020年碩士期間加入王學謙課題組，依托學院搭建的多科學交叉、重產業實踐的科研平臺，深耕機器人的機械、電子、硬件、軟件、算法等全環節，積累了較多的科研成果和扎實的工程落地經驗。

在王學謙的悉心指導下，郭冠求逐步接觸科技成果轉化工作，帶領團隊打破技術壁壘，將機器人技術從航天場景拓展至航運、航海、智能制造等民用賽道，實現了技術的跨場景應用。2025年，郭冠求成立了產業化公司，通過學院科技成果轉化機制完成了知識產權成果轉化，同時與多家央國企達成產學研合作。

“要堅持長期主義，不要跟別人去比較，認準自己想做的事情就全力以赴去做。”王學謙的這句話，成為郭冠求在創業路上的精神支撐。從一名毫無工作經驗的學生，成長為跨領域的創業團隊負責人，其間的挑戰數不勝數。幸運的是，每當郭冠求垂頭喪氣地走進導師的辦公室，又總能獲得新的方向和啟發。“王老師既會給我具體的解決方法，也會做宏觀的方向指導，這么多年一直如此。”

王學謙（右二）與郭冠求工作現場

目前，郭冠求團隊主導研發的船底噴涂機器人和船側噴涂機器人，已在多個船舶制造維修廠實測并上線，逐步實現圍繞船舶行業為龍頭場景的機器人與具身大模型技術成果示范應用，構建了“人工智能+物理載體+場景運用”的技術更新閉環，走出了一條技術扎根校園、成果服務社會的特色科創之路。

凝聚合力

做好“有組織科研”搭臺人

高校作為教育科技人才一體化的核心陣地，應如何找準定位、發揮優勢？王學謙強調，高校要聚焦探索性、基礎性科研方向，攻克對行業發展至關重要的難題。“我們一要培養行業急需的寬口徑、強能力、高素質的創新人才，為產業發展注入新鮮血液；二要聚焦探索性、基礎性科研方向，攻克對行業發展至關重要的難題，為實現國家科技自立自強提供理論與技術支撐。”

作為清華大學深圳國際研究生院數據與信息研究院黨總支書記，王學謙表示，做好管理工作是為了為學院搭建更加優質的平臺，讓更多師生專注于科研與創新，做好“有組織科研”，推動科研力量凝聚與效能提升。他將持續與全院教師一同探索“有組織科研”的有效模式，加強學科建設與人才引進，搭建協同創新平臺，讓科研工作者既能充分發揮獨立“作戰”的優勢，又能凝聚合力、協同攻堅，攻克更多國家重大科研難題。

2025年廣東省“最美科技工作者”這份榮譽，是對王學謙二十余年科研堅守的高度肯定。而在王學謙心中，“最美”的不是領獎臺上的榮光，而是航天器在軌安全運行的平穩軌跡，是實驗室里師生潛心鉆研的專注身影，是科技轉化為現實生產力的堅實步伐，是每一次攻克難題后，為國家航天事業添磚加瓦的踏實與篤定。

比獲得榮譽的喜悅來得更強烈的，是心中那份沉甸甸的責任感。王學謙表示：“未來，我希望能在科技報國的道路上走得更穩、更遠，真正發揮榜樣的引領作用，帶動更多人投身科研、奉獻社會。”

這種科研攻關的信念，也折射出深圳國際研究生院的創新生態，作為清華大學在粵港澳大灣區的重要布局，深圳國際研究生院始終堅持以國家戰略需求為導向，鼓勵交叉融合、支持長周期科研攻關，敢為人先、腳踏實地，不斷為清華大學“雙一流”建設注入“灣區”動能。

“雙區”建設的浪潮奔涌向前，“科技強國”的號角響徹云霄。王學謙用二十余載的初心堅守，在浩瀚太空與科研沃土上，書寫著屬于中國科技工作者的責任與擔當。對他和團隊而言，技術創新從來不是終點，而是更長遠、重大責任的開始。目前，團隊已在規劃研究新一代更智能、可靠的遠距離太空加油機械臂。

從清華實驗室伸向宇宙的“臂膀”，握住的不僅是加快實現科技自立自強的信念，更是一份讓人類航天活動走得更遠、更可持續的使命。

王學謙：深耕空間智能機器人，培養未來科技創新人才

群星閃耀！清華SIGS多位教授當選！

看，清華怎么給孩子們上課？

文|吳鴻瑤 易天倫

圖|黃尹思 王學謙團隊

編輯|葉思佳

審核|聶曉梅 王學謙 林洲璐

排版|胡靜雯