80后博士謝圓：操控“神十二”機(jī)械臂的“女司機(jī)”

王麗

“神十二”航天員出艙作業(yè)時(shí)，空間站核心艙機(jī)械臂猶如一只有力的巨“手”，首次托舉劉伯明到指定位置，圓滿完成出艙操作任務(wù)。它靈巧的大范圍轉(zhuǎn)移，令網(wǎng)友紛紛驚呼，“簡(jiǎn)直成精了！”“像在看真實(shí)的科幻大片，這不會(huì)是電影特效吧？”很多人還不知道，在地面上遙控操作它的，是一位80后女博士謝圓。幾年前嫦娥三號(hào)探月時(shí)，她還承擔(dān)了探測(cè)器飛行控制及月面遙操作控制的任務(wù)。酷愛(ài)文學(xué)，勵(lì)志當(dāng)作家的她，是如何成為科技先鋒的？生活中的她又有著怎樣的故事？

謝圓1983年出生于湖南省衡陽(yáng)市，父母都是普通職工。她從小學(xué)、中學(xué)到高中，一直都是大家口中“別人家的孩子”。

2001年參加高考時(shí)，理科成績(jī)非常出眾的謝圓聽(tīng)從父親的建議，報(bào)考了中國(guó)科技大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院自動(dòng)化系，并順利被錄取。憑借優(yōu)異的成績(jī)，她還有幸成為該校第一批直接招收的國(guó)防生。

進(jìn)入中國(guó)科技大學(xué)，面對(duì)來(lái)自全國(guó)各地的理科高手，平時(shí)愛(ài)學(xué)習(xí)和鉆研的謝圓，依然出類(lèi)拔萃。她說(shuō)，興趣是最好的老師。她很喜歡嘗試一些新鮮事物，興趣愛(ài)好非常廣泛。在大學(xué)里，性格開(kāi)朗的謝圓，先后加入了辯論社、合唱團(tuán)、科考社等多個(gè)社團(tuán)。由于酷愛(ài)文學(xué)，謝圓還曾夢(mèng)想成為像冰心、張愛(ài)玲那樣的著名作家。

4年后，謝圓本科畢業(yè)時(shí)，已確定保送本校繼續(xù)讀研深造，恰好那一年北京航天飛行控制中心原總工程師——周建亮研究員，到中科大任兼職博導(dǎo)并擔(dān)任面試評(píng)委。他向謝圓描繪了中心以往完成的任務(wù)，言談之間豪情滿溢。這位科技先驅(qū)的一番話，讓謝圓不由得熱血沸騰，心生向往。

一想到能夠?qū)⒆约航窈蟮难芯糠较蚺c國(guó)家的航天工程結(jié)合起來(lái)，謝圓便毫不猶豫地選擇周建亮為研究生導(dǎo)師，并確定把嫦娥三號(hào)月球車(chē)遙操作技術(shù)作為研究方向。同時(shí)，她還師從中科大王永教授，成為他們聯(lián)合培養(yǎng)的第一名博士生。

2011年取得博士學(xué)位后，謝圓進(jìn)入了頗具神秘色彩的北京航天飛行控制中心工作。它成立于1996年，這里是中國(guó)載人航天任務(wù)的指揮調(diào)度、飛行控制、數(shù)據(jù)處理和信息交換中心，是中國(guó)載人航天的“神經(jīng)中樞”，也是中國(guó)深空探測(cè)工程的飛行控制中心，承擔(dān)繞月探測(cè)衛(wèi)星飛行控制和長(zhǎng)期管理任務(wù)。

走進(jìn)這里，謝圓非常激動(dòng)。她知道，測(cè)控通信系統(tǒng)是載人航天工程七大系統(tǒng)之一，飛控中心是測(cè)控系統(tǒng)的“神經(jīng)中樞”。從神舟一號(hào)到神舟十二號(hào)，北京飛控中心的飛控成功率為百分之百。“北京飛控”的員工，都是專(zhuān)業(yè)技術(shù)頂尖的科技精英。能到這里工作，謝圓頗感自豪。

從組建嫦娥三號(hào)任務(wù)團(tuán)隊(duì)開(kāi)始，謝圓就一直參與其中，其實(shí)讀博期間她研究的也是與其相關(guān)的課題。2011年5月，她的博士論文《月球車(chē)遙操作中的任務(wù)規(guī)劃技術(shù)研究》順利通過(guò)答辯，而且一鳴驚人。該論文總結(jié)了我國(guó)在月球車(chē)遙操作方面的研究成果，涉及環(huán)境建模、路徑規(guī)劃、任務(wù)規(guī)劃、彈性計(jì)劃等方面的內(nèi)容。

當(dāng)時(shí)，相關(guān)的國(guó)外文獻(xiàn)資源缺乏，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有此類(lèi)研究成果，謝圓的研究成果意義重大。這位嶄露頭角的80后女博士，理所當(dāng)然地被推到了臺(tái)前，擔(dān)任嫦娥三號(hào)月面遙操作控制執(zhí)行團(tuán)隊(duì)的技術(shù)負(fù)責(zé)人。

2013年12月14日，嫦娥三號(hào)成功落月，標(biāo)志著中國(guó)成為繼美、俄之后，全球第三個(gè)實(shí)現(xiàn)月球軟著陸的國(guó)家。而落月的技術(shù)方案正是以謝圓的這篇論文為基礎(chǔ)。唯一讓謝圓感到遺憾的是，由于嫦娥三號(hào)計(jì)劃發(fā)射期從4月推遲到12月，剛好碰上她的第一個(gè)孩子出生，她沒(méi)能坐在飛控大廳見(jiàn)證嫦娥三號(hào)的發(fā)射。

從第一次參加任務(wù)以來(lái)，謝圓先后在北京飛控中心的上行控制、數(shù)據(jù)處理、國(guó)際聯(lián)網(wǎng)、遙控操作等不同崗位工作過(guò)。對(duì)于航天器的飛行，積累了豐富的地面遙控經(jīng)驗(yàn)。

在旁人看來(lái)，搞科學(xué)研究是艱深的、枯燥乏味的，但謝圓卻不這么認(rèn)為。她說(shuō)，做自己喜歡的事，再枯燥都會(huì)覺(jué)得很有趣。好在2012年，她與同為科技工作者的丈夫結(jié)婚了。有了自己的家庭后，丈夫?qū)λ浅ｓw貼照顧，謝圓單調(diào)的科研生活，又平添了幾分生動(dòng)的色彩。

2016年6月，我國(guó)發(fā)射長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭，謝圓負(fù)責(zé)遙測(cè)工作。在現(xiàn)場(chǎng)，她右手操作鼠標(biāo)，左手輕柔撫摸著再次隆起的腹部，當(dāng)時(shí)她已經(jīng)懷孕5個(gè)月。由于平時(shí)的工作非常緊張，加班熬夜更是家常便飯，謝圓說(shuō)，他們?nèi)ψ永镉袀€(gè)說(shuō)法叫“脈沖式睡眠”，就是利用一切碎片時(shí)間睡覺(jué)。她經(jīng)常沾床就能睡著，半個(gè)小時(shí)也能睡一覺(jué)。難得空閑的時(shí)間里，為保證最佳狀態(tài)，她喜歡和同事一起散散步曬曬太陽(yáng)。謝圓帶著腹中寶寶參與發(fā)射長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭任務(wù)，被同事們贊為“最強(qiáng)胎教”。

幸福的一家四口

其實(shí)在謝圓看來(lái)，這根本不值得大驚小怪，她說(shuō)在北京飛控中心，這是很正常的事情，她工作的團(tuán)隊(duì)中女性很多，大家都是這樣過(guò)來(lái)的。“作為一名飛控工程師，我的夢(mèng)想是我國(guó)的飛控手段越來(lái)越先進(jìn)和自動(dòng)化，能用更少的人管理好更多的飛行器。”

這些年，謝圓先后參加了我國(guó)嫦娥系列深空探測(cè)任務(wù)、神舟系列載人航天任務(wù)、天宮系列空間站等任務(wù)的地面飛控工作。但讓她感到壓力最大的，卻是負(fù)責(zé)遙控操作2021年神舟十二號(hào)飛船的機(jī)械臂。

內(nèi)行都知道，大型航天器上的機(jī)械臂，有“宇宙級(jí)”科技神器之稱(chēng)，它融合了機(jī)、電、熱、控制、光學(xué)等多個(gè)專(zhuān)業(yè)，目前全球也只有美、俄等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家能設(shè)計(jì)制造。機(jī)械臂就相當(dāng)于空間站上一只力大無(wú)窮的巨“手”。航天員在太空中的很多重要作業(yè)活動(dòng)，都離不開(kāi)它的幫助。

2021年4月29日，中國(guó)空間站首個(gè)艙段——天和號(hào)核心艙發(fā)射入軌，緊接著就是進(jìn)行各個(gè)系統(tǒng)的在軌測(cè)試。比如宇航員要完成對(duì)運(yùn)輸系統(tǒng)的功能性驗(yàn)證，空間站物質(zhì)的補(bǔ)給驗(yàn)證，還有長(zhǎng)期太空飛行的各種技術(shù)穩(wěn)定性的驗(yàn)證等。

這些驗(yàn)證操作并不容易，來(lái)到太空中需要工具幫助宇航員們更好地完成任務(wù)，而這個(gè)工具，就是謝圓遙控操作的空間機(jī)械臂。

5月2日至5日，是謝圓和同事們?cè)诘孛婵刂茩C(jī)械臂最緊張的時(shí)段，測(cè)試結(jié)果直接關(guān)系到后續(xù)機(jī)械臂支持的巡檢、出艙等工作是否能正常開(kāi)展。

其實(shí)為了完成神舟十二號(hào)航天員出艙任務(wù)，謝圓和同事們此前已經(jīng)備戰(zhàn)了大半年。提前一個(gè)月完成設(shè)計(jì)方案，開(kāi)展多輪次桌面推演，檢查地面仿真系統(tǒng)，完善各項(xiàng)監(jiān)控手段……那幾天，謝圓和伙伴們直接“釘”在了操作大廳，執(zhí)行5次爬行、2次在軌辯識(shí)和6次末端捕獲。終于，在大家的精心準(zhǔn)備和嚴(yán)密監(jiān)控下，空間站機(jī)械臂通過(guò)了測(cè)試，正式“上崗”了。

7月4日和8月20日，3名航天員先后進(jìn)行了兩次出艙活動(dòng)，謝圓和伙伴們控制空間站機(jī)械臂，成功完成了空間站巡檢、支持航天員出艙等各項(xiàng)既定任務(wù)。

“這外面太漂亮了！”劉伯明出艙后情不自禁地為美麗的太空發(fā)出贊嘆。此時(shí)，坐在飛控大廳執(zhí)行出艙任務(wù)的謝圓，遙控著空間機(jī)械臂，感覺(jué)像在看一場(chǎng)無(wú)比真實(shí)的科幻電影。

“出艙活動(dòng)的成功，是前期多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)的碩果，也離不開(kāi)任務(wù)中天地各系統(tǒng)間的密切配合。”謝圓說(shuō)，根據(jù)任務(wù)不同的需求，機(jī)械臂末端可以裝載不同的工具以完成不同的操作任務(wù)，相當(dāng)于是空間站的一只手，可以延伸作業(yè)范圍。

謝圓的精準(zhǔn)遙控，也使中國(guó)空間機(jī)械臂迅速引起國(guó)外的關(guān)注。

謝圓介紹說(shuō)：“空間站核心艙機(jī)械臂，展開(kāi)長(zhǎng)度為10.2米，最多能承載25噸的重量。這也是我國(guó)首個(gè)可長(zhǎng)期在太空軌道運(yùn)行的機(jī)械臂，能真實(shí)模擬人手臂的靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，在前后左右的任何角度和部位抓取物體。”

因?yàn)殪`活度很高，它甚至可以像蟲(chóng)子那樣在天和號(hào)核心艙外“爬行”，外國(guó)網(wǎng)友稱(chēng)它為“變形金剛”。也有人問(wèn)：“它真的能像《太空部隊(duì)》中的機(jī)械臂那樣，捕獲敵方的衛(wèi)星嗎？真的有那么神奇嗎？”

謝圓解釋說(shuō)，常見(jiàn)的空間機(jī)械臂分為艙內(nèi)機(jī)械臂和艙外機(jī)械臂。而中國(guó)空間站上的這個(gè)機(jī)械臂，其實(shí)是一個(gè)有眼睛有手的“智能機(jī)器人”！很多人頗感好奇，這不就是兩根巨大的“筷子”嗎？哪兒來(lái)的眼睛和手呢？謝圓說(shuō)，如果你這樣想，就是被機(jī)械臂“呆萌”的造型欺騙了，“眼睛”就是指它的視覺(jué)識(shí)別能力，“手”就是指它的操作能力。

她說(shuō)：“機(jī)械臂可以借助空間站外的目標(biāo)適配器，通過(guò)機(jī)械臂兩個(gè)末端的機(jī)構(gòu)，像蚯蚓爬行一樣，抓住一邊，松開(kāi)另一邊，實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂在空間站上的爬行。它不僅具有高精度的操作能力和嗅覺(jué)，還擁有智能識(shí)別能力，可以自己完成數(shù)據(jù)分析，同時(shí)幫助宇航員完成出艙后的一系列工作。”

此外，機(jī)械臂還可以擔(dān)任“清潔工”的角色，收集太空中亂飛的各種金屬碎片等垃圾，當(dāng)然也包括報(bào)廢的小衛(wèi)星，并將這些垃圾牽引到大氣層進(jìn)行燃燒，從而消除事故隱患。

謝圓是“神十二”地面飛控總負(fù)責(zé)人，80后副總師，名副其實(shí)的科技先鋒，但閑暇時(shí)她喜歡做家務(wù)，尤其喜歡親自下廚房，為丈夫和孩子們做各種美食。朋友來(lái)家里小聚時(shí)，手腳麻利的她，常常是不一會(huì)兒的功夫就能弄出幾個(gè)色香味俱全的小炒來(lái)，讓大家頗感驚訝。這完全顛覆了普通人對(duì)科技工作者“不食人間煙火”的刻板印象。

巧合的是，她的兩個(gè)孩子，恰好都是在任務(wù)準(zhǔn)備和實(shí)施階段出生的。

謝圓兩次懷孕，每次直到臨產(chǎn)都還在工作崗位上忙碌，連產(chǎn)檢都只能選擇在周末。女兒剛滿月，她就把孩子交給父母帶，自己卻心急火燎地回到工作崗位上。在謝圓心里，每個(gè)家庭都有自己的難處，遇到困難，家人可以同心協(xié)力來(lái)克服。

接到“神十二”的飛控任務(wù)后，為了準(zhǔn)備用機(jī)械臂保障航天員的太空出艙作業(yè)，謝圓和同事們晝夜奮戰(zhàn)。那段時(shí)間，她每天上午8點(diǎn)上班，下午6點(diǎn)回家照看孩子和處理家務(wù)，晚上9點(diǎn)等孩子睡著后，她再返回單位繼續(xù)加班，工作到凌晨3點(diǎn)左右，直接睡在辦公室，第二天早上6點(diǎn)半，再回家給孩子們做早飯。盡管很忙，但一切卻顯得井然有序。

除此之外，她還非常重視對(duì)兩個(gè)女兒的陪伴。比如平時(shí)只要一有空，謝圓就會(huì)和孩子們一起玩游戲、做手工、背古詩(shī)，帶著她們逛逛游樂(lè)場(chǎng)，或到郊區(qū)游玩一番，給她們講動(dòng)植物的相關(guān)知識(shí)。夜里，只要不加班，她都會(huì)給孩子們講睡前故事。很多朋友都不禁感嘆：“謝圓把事業(yè)和家庭都安排得井井有條，真是太不容易了！”

有人向她請(qǐng)教其中的“秘籍”，謝圓說(shuō)，首先要提高工作效率，把一項(xiàng)工作分成多部分或多層次，善于用碎片時(shí)間去分步驟完成，并勤于記錄;其次是專(zhuān)注于當(dāng)下。她認(rèn)為，對(duì)孩子的陪伴并不能單純看時(shí)長(zhǎng)，不是時(shí)間越長(zhǎng)效果就越好，而是要有質(zhì)量地陪伴，全身心地投入。尤其父母對(duì)于工作的認(rèn)真和負(fù)責(zé)，同樣可以為孩子樹(shù)立好的榜樣，通過(guò)自身給孩子傳遞優(yōu)秀的性格品質(zhì)也很重要。

神舟十二號(hào)飛船發(fā)射那天，女兒的班主任給謝圓發(fā)來(lái)一段視頻。孩子在視頻里說(shuō)：“雖然這段時(shí)間媽媽不能陪我們睡覺(jué)，總是要去辦公室加班，但我會(huì)安慰妹妹說(shuō)媽媽是去為祖國(guó)的航天事業(yè)努力了。我們也要做好自己的事情，要乖乖的。”謝圓看了視頻后覺(jué)得女兒特別懂事，心里有說(shuō)不出的高興。

難怪領(lǐng)導(dǎo)表?yè)P(yáng)說(shuō)，謝圓不僅是一位優(yōu)秀的青年科學(xué)家，有中國(guó)航天人的執(zhí)著和堅(jiān)定，她更是一位好媽媽的典范！

責(zé)編/伊和和

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