中科院辉煌25年仍嫌平淡，他创立航天公司，立志要帮中国实现数字太空梦

【数据猿导读】在轨飞行六年六个月零四天后，天宫一号终于完成了自己的使命，于2018年4月2日再入大气烧蚀销毁。看到这则消息的王世金感到无比欣慰，因为这意味着，他曾主导设计的、安装在天宫一号舱外的三台空间环境探测仪也顺利完成任务，随天宫一号荣归地球。

记者 | 小北

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在轨飞行六年六个月零四天后，天宫一号终于完成了自己的使命，于2018年4月2日再入大气烧蚀销毁。看到这则消息的王世金感到无比欣慰，因为这意味着，他曾主导设计的、安装在天宫一号舱外的三台空间环境探测仪也顺利完成任务，随天宫一号荣归地球。

王世金：1965年生于辽宁，南京大学天体物理专业毕业。二级研究员，博士生导师，新世纪百千万人才工程国家级人选，现任北京天工科仪空间技术有限公司董事长。曾在中国科学院空间科学与应用研究中心工作25年，从事星载空间环境及其效应的探测与研究工作。曾主持过载人航天、探月、北斗、气象、实践等20多项航天工程的空间环境探测任务，历任航天型号主管设计师、主任设计师、副总师等职。获国家科技进步二等奖1项、部委级科技进步奖多项、赵九章优秀中青年科技工作者奖、载人航天、探月工程、双星-Cluster等突出贡献奖。拥有发明专利10余项。

中科院25年：

人生就像一枚升空的火箭，轨道明确，落点清晰

在数据猿搜集关于天工科仪董事长王世金的采访资料时，偌大的网上除了个人简介外，再无其他。如同之前在中科院埋头实验室潜心搞研究的日子，即使创立了自己的民营企业，他也只是踏实做业务，从未做过宣传。

但对待这次采访他却很认真——提前准备了厚厚一沓的资料。

王世金的人生分为两截。前半截是安安稳稳的科研生涯，他把其总结为：一帆风顺、小有成绩。

从小就痴迷于天文的王世金，在上大学的时候毫不犹豫地选择了南京大学天体物理专业，1988年毕业后即进入中科院，从参与星载太阳探测仪器的设计与研制开始，逐渐接触到卫星工程。

进入20世纪90年代，中国航天步入快速发展期，彼时有两个重要的机遇摆在他面前：一是我国航天界意识到空间环境对卫星的影响，准备继续研制发射实践系列卫星；二是载人航天工程即将启动。

与我们的地理环境一样，大气层以外的太空中，也有着自己的空间环境。具体来说，空间环境是指影响天基和地基技术系统安全和稳定运行的，距地面约50km以上直至太阳的广阔空间内的物质环境，包括等离子体、粒子辐射、电磁场、中性粒子等。

这些物质的运行受到太阳活动的影响。其实我们熟悉的太阳并不温柔，时常会爆发耀斑、高能粒子事件、日冕物质抛射等活动，而太阳爆发活动可诱导磁层暴、电离层暴、热层暴等一系列扰动现象，俗称“太阳风暴”。“太阳风暴”爆发直接威胁卫星安全，影响导航精度，甚至对地面电网构成威胁。1990年我国风云一号卫星姿态失控，提前终止寿命就是由强烈的太阳风暴导致的。

此类问题促使我国认识到太空环境探测的重要性，分别于1994年、1999年发射了实践4号、实践5号科学探测卫星。实践4号时，王世金负责其中两台粒子探测仪器的物理设计，到实践5号，他升任为卫星有效载荷的主任设计师。在1992年启动的载人航天工程中，他也参与或主持了从神舟二号到神舟5号的空间探测工作。1999年，刚刚30出头王世金便被破格提拔为研究员。

进入21世纪，王世金意识到自己肩负的国家责任，“不能只关注自身发展了，必须上升到国家层面。”

2000年开始，王世金全身心投入到我国天基空间环境探测的整体建设中去，从发展探测技术、培养年轻人才，到建立我国天基空间环境监测网，他一手推动了探月工程、导航、遥感、新一代气象等60多颗卫星上270多台探测仪器的设计与研制。

突出的贡献给王世金带来了巨大的荣耀，奖项接踵而来。国家科技进步二等奖、部委级科技进步奖多项、载人航天、探月工程、双星-Cluster突出贡献奖、政府特殊津贴等，他也顺利升任二级研究员。

彼时到了2013年，也是王世金的本命年，在空间探测领域已深耕多年。回顾这四轮年华，王世金突然觉得，自己的人生就像一枚升空的火箭，轨道明确，落点清晰，“没有任何意外，好像被定格了一样，不甘心！”

2013年3月，王世金离开了中科院。

天工科仪：

期待自己是条放归大海的鱼

接下来，就应该做些“惊险”的事了。什么是“惊险”的事呢？——创业。

“抛开半世荣华，期待自己像条放归大海的鱼，在游历中体验各种经历，感悟与兴奋、失误与惊喜。”

之后，王世金带领团队创立了天工科仪空间技术有限公司。对于这个自己即将倾注后半生的事业，王世金做了详细的规划：三年探索、三年上路、三年加速。

然而在探索期，王世金就体会到了“惊险”：三路出击，皆不顺利。从商用3D打印到地面辐射探测器、再到卫星安全评估，三个方向皆因技术与市场不匹配而不得成型，“我们的技术太超前了，项目周期长，成本高，市场无法接受，这对于初创公司来说不太合适。”

而当初并不是开发重点的空间仿真与可视化类软件，却让航天客户们眼睛发亮。在市场需求的引导下，到2016年，太空信息化、智能化、可视化逐渐成为公司的主营业务。

在一般人眼中，航天是高新技术产业，是先进技术的代表，那么它的信息技术也一定很发达，需要信息化吗？

其实不然，由于航天工程的系统复杂性和难以维修性，其对系统的可靠性、安全性要求更高。如果技术的更新迭代速度过快，势必会影响安全。王世金告诉记者，“航天信息化目前的水平相当于诺基亚，现在它亟待向智能机跨越。”

SpaceIS是天工科仪开发的太空信息化基础平台。该平台在大数据、并行计算、虚拟仿真等技术的支持下，建立起一套太空环境的仿真模型，将太空中不可见的物质数字化，最后通过可视化的窗口表达出来。目前，天工科仪已经完成了空间环境及其效应的物理仿真和数据集成开发，包括空间粒子辐射及其对卫星影响的模型开发、电离层及其对通信影响的模型开发等，部分产品也已在我国北斗导航卫星的运控管理中得到应用。

SpaceIS航天器运控可视化演示系统

SpaceIS地球辐射带可视化演示，颜色代表粒子辐射强度，红色最强，蓝色最弱

天地信息一体化也是SpaceIS肩负的重任。要完成遥感、预警等卫星任务，除卫星及相机等载荷外，还需要地面测控、地面应用系统的支撑。然而长期以来由于我国航天体制的分割性及保密性，航天领域信息孤岛现象较为严重，卫星效能无法得到充分发挥。而SpaceIS具备卫星轨道姿态、载荷对地覆盖、雷达跟踪定轨、卫星测控、时空坐标转换等天地一体化的物理仿真算法和基础信息数据。从仿真推演开始，通过与航天部门、研究所以及航天高校合作，SpaceIS能够把离散的各系统整合起来，再通过可视化的智能交互接口表达出来，最终实现大系统级的“天地”智能互联，实现航天系统由“诺基亚”到“智能机”的信息化升级。

“前半生我全身心投入到我国的天基空间环境探测中去，后半生也要倾注全力到太空信息化、智能化的建设中去。”

 数字太空：

从“鱼翔浅底”到“鹰击太空”

如果离开中科院是想做一条自由遨游的鱼，那么经过在天工科仪几年的历练之后，王世金觉得，大海已不再适合自己，因为“鱼”现在更想做一只“鹰”，直击太空。

与在中科院从个人发展到奉献国家一样，现在，天工科仪也正试图基于SpaceIS,延伸“数字地球”，与我国航天科学家、工程师一道构建“数字太空。”

“数字地球”是以地理信息系统GIS、遥感系统RS和导航系统GNSS等多种技术为基础，以宽带网络为纽带运用海量地球信息对地球进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述，并利用它作为工具来支持和改善人类生活。

支撑“数字地球”的关键在于航天大数据。“北斗”等导航卫星数据为其建立了多维度的时空基准，“高分”等遥感卫星数据为其构建起多分辨率、多尺度的遥感信息。航天大数据正通过导航通信、地图影像等方式走进各行各业，服务千家万户。在2017年8月8日的九寨沟地震中，高分二号就在第二天过境及时成像，并组织提供震区历史数据，为防震减灾提供了信息支持。

几十年来我国在丰富的航天实践中积累了海量的数据，与其他数据相比，航天大数据更具复杂性与保密性，也因此未得到充分的挖掘与应用。“航天大数据可以有三个应用方向，”王世金告诉记者：“除了地面应用，航天系统、太空环境也是其应用的主要方向。但这两方面的数据应用相对落后，海量数据处于沉睡状态。”

不过这些沉睡的数据也到了苏醒的时候，近年来以美国SpaceX为代表的商业航天正在蓬勃发展，中国也快速跟进。SpaceX公司准备从2019年开始分阶段地发射4425颗卫星以组成覆盖全球的天基宽带互联网，而我国也启动了由300颗卫星组成的“鸿雁星座通信系统”，以及由156颗小卫星组成的“虹云天基互联网工程”。

商业航天欲将人类赖以生活的、铺设在地球表面的信息与通信系统搬移到太空中，未来人类将进入一个以通信、导航、遥感数据为基础的万物互联的“数字太空”时代。基于这一时代趋势，中科院空间物理学家魏奉思院士于2016年提出了“数字空间”发展战略。“数字空间”是以天基、地基观测数据为驱动，以大数据、云计算、空间通信网络等现代信息技术为手段，将航天系统和太空环境数字化的空间信息大数据库。

数字空间

如此庞大的空间数据库需要三个层面的架构，其中最基层的是长期稳定的探测数据源，但这却是“最难啃的骨头”，王世金告诉记者，“空间大数据分散在卫星用户、卫星运控、各研究院所等单位，缺乏统一的规范标准和互联互通的机制。”

第二个层面是物理和经验模型的建立。与地面商业不同，仅靠大数据不足以支撑数字空间的构建，还需物理和经验模型。在环境方面，需要构建以数据为驱动的太空天气因果链预报模型，重点构建地球辐射带、电离层同化模型；在航天方面，需要构建以轨道动力学、工程物理为基础的数字卫星系统，包括地面测控站网和时空基准系统。

最后一个层面是典型技术系统效应评估与应对，评估航天、航空、导航通信、电网管路等技术系统风险，提供预报预警和应对措施，解决痛点，展现效益。

 “数字空间”看似遥远，其实它对现在正处于起步阶段的物联网、无人驾驶、高速通信、智慧城市、智能制造等新经济领域有着极为重要的影响。“电离层暴、电离层骚扰、电离层闪烁直接影响导航定位的精度和完好性，试想如果导航和通信卫星不能稳定运行，无人驾驶如何保证安全？”“数字空间”切合了新经济所要求的信息化、智能化、精细化等特点，其产业化前景将日益显现。

天工科仪充分认识到“数字空间”的重要战略地位，也积极参与其中，负责牵头“数字空间”子课题应用服务平台的论证。目前，已经完成了“太阳风暴与航天器安全”、“电离层与导航通信影响”、“卫星遥感与运控规划”等多个系统的应用验证。

航天大数据是能量巨大的新石油，无论是逐渐成熟的“数字地球”，还是正在破冰的“数字太空”，其一旦架构完善，对人类生活的改变将是颠覆性的。（文/小北）

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