珞珈人物 | 金光：指导学生造卫星的武大教授

编者按

2月27日，武汉大学自研的卫星“启明星”发射升空，引起广泛关注。除了发射本身创纪录的“一箭多星”外，就是“启明星”身上的特殊标签——它是一颗以50名博士、硕士、本科生“混编”团队为主体，金光老师作为指导研制出来的卫星。学生们站上前台，放手去做，老师们退后一步，放心帮扶，这颗截至目前国内独一无二的“学生卫星”，既圆了学生的航天梦、科研梦，也圆了金光老师的育人梦、教学梦。

2月27日11时06分，我国在文昌航天发射场使用长征八号运载火箭成功将22颗卫星发射升空，其中有一颗是“启明星”。

拿出科研经费让同学们做卫星

2018年他60岁退休，恰逢武汉大学布局航天光学遥感器和卫星的研发工作，特别成立了宇航科学与技术研究院，在武汉大学和湖北省、武汉市的大力支持之下，引进了很多高端人才，金光就是其中之一。

虽然在研究所里带了很多硕士、博士生，但他一直有一个“大学梦”。金光说，我们上大学的时候，好多老师都是来自长春光机所的老科学家，他们一生在科技前沿做实际研究，经验非常丰富，老先生们给年轻人讲课，他们的课既是理论所在，更是一生经验所系，非常接地气。“我有一个小的梦想，将来能不能回到高校给同学们上课，参考这种培养体系，让学生在学习的过程中一开始就接触世界的最前沿。”

2019年，金光来到武汉大学，相较于从理论到理论、从教材到教材的教学，他说，在长春光机所40年的科研经历，从水面舰艇到飞机再到航天，各种光学仪器我全都干过，我更想把我一生在实际中掌握的知识、技能，乃至经验教训，毫无保留地向学生讲授。

金光给本科生开过三门基础课：《精密机械》《光学测量》《工程光学》。他说：“讲一个公式，我会把我过去的科研经历、故事结合起来，成功的经验以及失败的教训、发生的事情历历在目，都装在脑海里，每讲一个公式时，我会跟学生们讲，你要注意哪些参数，为啥要注意参数呢？几十年前某某项目研究中就是对这个参数没太足够重视，最后出现了什么样的事故，回过头来又怎么改变参数，把东西做得非常满意。讲这些学生非常爱听，沉浸到一种故事情节中。”

武汉大学给予高端引进人才1000万元的科研启动经费落实后，金光想着就用这笔钱让学生们做一颗卫星，将课堂上书本里学到的东西活用起来。“在给本科生讲《工程光学》时，我给学生们一个保证，课程结束，只要认真，就可以去设计华为的手机镜头了。卫星也一样，技能的提升，回过头来再将理论认识得更透彻。理论和技能两方面有机地结合。”

图为参与“启明星”微纳卫星研发的博士生张雪峰介绍“启明星”微纳卫星的相关情况

手把手从“什么是卫星”开始研究

“像一串糖葫芦，一箭22星飞到各自的轨道，彼此太相似了，地面测控站正忙着给各家找自己的‘孩子’。”采访中，金光的电话不断，都是关于接收卫星信号、如何锁定“不安分”的“启明星”的事情。

带着学生一头扎进科技最前沿，放手让学生承担重大研究任务，是件稀罕事儿吗？　金光说，在百废待兴、自力更生的中国科学界，这可是常态。

1952年，英国留学归来、时任大连工学院物理系主任的王大珩先生遵从国家安排，服务国防需要，带着6个学生来到长春，创办了新中国第一个光学领域研究所——中科院长春仪器馆（今中国科学院长春光学精密机械与物理研究所前身），6个学生中就包括后来的光学与激光专家王之江院士、光学仪器专家姚骏恩院士等。

金光，1958年生于长春。在来武汉之前，他是地道的长春人，小学中学，乃至工作到退休，都没离开过这个城市。1978年他作为恢复高考后的大学生考入长春光学精密机械学院（今长春理工大学前身），当时，这个由中国科学院创办，和长春光机所“一块牌子两个单位”的教学学院，也是新中国第一所培养光学专门人才的高等院校。1988年，金光又考上长春光机所硕士研究生，毕业后留所工作，1995年在职攻读王家骐院士的博士研究生。

上世纪90年代，随着中国航天科技的发展，长春光机所开始进入航天光学领域，为神舟系列飞船研制对地观测相机。金光说，跟他们原来做靶场光学追踪完全两码事儿，以前是从地上往天上看，现在从天上往地上看，正好倒过来，整个研究体系和标准完全不一样，相当于再次从零开始。经过10年努力，当神五神六飞上太空时，我国对地光学观测分辨率从几十米一下跃升到一米。其间，金光不仅积累了空间光学观测的诸多经验，还对航天、卫星的设计、制造流程有了全面的了解。

2003年，45岁的金光向所里提出，既然我们能做光学照相机，为什么不能造卫星呢？长春光机所采纳了他的建议，当时的所长宣明对金光说，既然是你提的建议，就你来干吧。于是，长春光机所特别成立了空间新技术研究室，金光任主任。

金光在所里张贴海报，开始全所硕士、博士生海选，金光说，当时选的比例是100个报名的选10个，我们既看到他的发展潜力，同时又注重知识面的宽广，然后进行综合考量。最后选了11个学生组建最初的队伍。

组队的第一件事是“忘本”，把之前定的很多研究方向都抛弃了，金光和他们一起从头学起，从怎么造卫星的每一步学起。在此基础上，一年一年不断招聘，慢慢队伍壮大到四五十人，从2005年开始，金光说，我领着这帮年轻人，像自己的孩子似的，手把手从“什么是卫星”开始讲起、研究起来。

2005年到2015年，整十年的努力拼搏，金光说，我把这帮孩子基本培养成才了。

2015年10月7日，在中国航天酒泉发射基地，一箭四星，长春光机所研制的“吉林1号”4颗组星发射成功，开辟了我国商业航天的先河，他们将卫星光学分辨率提升到0.72米级别，当时的新闻报道说，“在航天界引发巨大震动”“一次具有里程碑意义的跨越”。

太空图片传回，我和老师当年一样流了泪

2019年4月，“启明星”团队在武汉大学全校范围内张贴海报，无论是本科生，还是在读硕士生、博士生，只要愿意从事航天、有热情研制卫星者都可以报名。

得到初步名单后，经过教师团队的认真考核，最后确定下正式名单。这个“混编”学生军一直是“启明星”研制过程中的主力，历时3年，其间有的学生毕业离开，金光粗略地数了一下，参与到“启明星”研制的学生大约有50人，本科生20人，研究生30人。

卫星研制一般分为结构、热控、姿态控制、星务、通信、电源等几大系统，学生团队也有模有样，按照这些系统分成若干个研发小组，全程参与到了卫星研制中。金光当时带的3位博士生也参与到了不同领域的研发。

让学生走上前台，金光还给了一个“奇怪”的理由。金光的导师是王家骐院士，和蒋筑英一样，王院士是长春光机所的第二代科学家，曾负责中国神舟飞船光学测量相机的研制。金光说，“神五上搭载的光学相机传回图片时，王老师眼泪止不住流下来。当时我还非常不理解，都五六十岁的老先生了，俗语讲，男儿有泪不轻弹，怎么就会抹眼泪。当我自己挑大梁干的时候，第一次看到自己研制的空间相机的图像，眼泪也哗哗掉下来。王老师他们十年磨一剑，我们十年磨一星，每天都是加班加点，一天恨不得当两天用。其间所经历的波折、挫折、迷茫，在一个人的人生经历里都会留下深深的烙印。科学研究对人心灵的折磨，或者是取得成功所带来的喜悦，难以用语言来表述，一‘泪’消万愁。‘启明星’建立在严谨的科研流程上，每个学生都付出了极大的心血，我想让他们理解看到自己的图片的那一刻的激动。”

图为卫星的太阳能电池帆板

郭羽萱是金光2020级博士研究生，她参与了“启明星”卫星图像处理方面的研究。她想起刚进校时，金光并没有马上告诉他们参与这个项目，而是把他们送到了长春光机所，跟着自己曾经的学生学习。郭羽萱说，卫星项目是一个涉及很多领域的综合性工程，金老师没有将项目很正式提出来，而是让学生们先去学习，先去体验，找自己感兴趣的领域，然后看我们感兴趣的程度以及能否将自己之前所学应用到其中，再来决定我们的方向。我之前做遥感专业图像处理研究，参与了卫星研制后，就不得不去了解物理、电子信息等方面的知识。接触了卫星之后，郭羽萱更多地要跟硬件打交道。“金老师常说，你可以玩软件，只有做出实打实的硬件，才是真正了解和掌握了这个领域。”

金光另一位2020级博士生李妩舟，一考上武大就参与到了“启明星”项目的研制中。她负责卫星姿态控制，这是金光给她的建议。她说，当时和老师沟通过，他觉得自己是物理学院毕业的，对这一块比较了解，所以定了这样一个方向。卫星的姿态是由两个传感器来决定的，一个是星敏感器，通过测定天空中恒星的位置来确定自身的绝对方位，缺点是更新速度比较慢，跟不上卫星姿态的变化需求；另一个传感器是陀螺仪，可以测出卫星当下姿态变化的角速度，缺点是只能测相对位置，但更新速率快。两个传感器结合就可以准确知道卫星当下的姿态。这是书本上都知道的道理，但是一旦放到实际中，如何将两者组合搭配好，问题就一大堆。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行，这两句话真实地概括了我的感受。但是最终还是拿下来了，事后证明，他让我做这个的眼光是比较准的。”

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金光

武汉大学遥感信息工程学院宇航科学技术研究院教授、博士生导师，主要研究方向为光电工程和航天智能遥感仪器。曾任吉林省小卫星技术国家地方联合工程中心主任、国家863-701领域专家。现担任中国空间科学学会副秘书长、理事，中国空间科学学会-空间光学与空间机电专业委员会常务副主任，中国仪器仪表学会精密机械分会理事长。

长期从事光电工程领域的科研理论和工程项目的研究工作。主要研究内容涵盖了靶场光电经纬仪的白天测量恒星技术和标校理论、机载光电跟踪测量的目标定位误差分析理论、三线阵航天立体测绘相机设计理论和工程研制、航天高分辨率超轻型全碳光学相机的设计理论和工程实施、星载一体化卫星总体设计和关键技术攻关、吉林一号卫星工程项目（一箭四星）的研制和组织实施。在航天光学相机方面，创造性提出同轴五反的全碳相机的新型概念，采用超轻量化碳化硅为光学反射镜、桁架式碳纤维相机结构，突破了大口径碳化硅光学反射镜柔性支撑的技术难题，在国内（2014年底）首先获取了0.3米高分辨高清晰航天影像，为我国军事航天侦察提供了极为先进的手段。在以载荷为中心的小卫星设计方面，提出了星载一体化的先进理念，建立了以载荷为中心的设计方法，攻克了平台和载荷之间的动力学耦合难题，实现了高分辨光学卫星的微小型化，并将该技术成功应用到“吉林一号”卫星星座上，开创了我国商业卫星发展的先河。

几十年来，先后主持完成国家级和省部级科研项目20余项，其中国家自然基金1项，国家863课题十余项，国家863重大项目1项，吉林一号一箭四星项目1项。以第一作者或通信作者发表文章50余篇，编写专著三部，获发明专利40余项,获得国家科技进步二等奖一项，军队科技进步一等奖二项。

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来源：长江日报

编辑：李卓 钟焯

审核：徐干城

审核发布：付磊