姜宇：北大数学人的梦想，绽放在祖国大地上

以数学为始

北大数院的学子们奔赴各方

胸怀学术理想，肩负社会责任

如果要问，数学之美在于何处？

答案也许是——

在于其绝妙、其精深、其广博……

更在于每位学子的人生选择与梦想征途之中

院友简介

姜宇，北京大学数学科学学院2003级信息与计算科学专业本科院友，于2007年获学士学位，本科论文指导老师为卢朓老师。现为中国西安卫星测控中心极端轨道力学与应用科技创新团队负责人，曾获部委级科技进步一等奖3项，制定国家级标准5部，以第一作者身份发表27篇SCI论文；所在团队进行的多项航天领域研究在国际上处于领先水平，中央电视台CCTV-7“正午国防军事”栏目进行了专题报道。

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理想与现实之问

「理想与现实」，将二者放到一起，似乎总给人无奈、冲突与残酷的联想。然而在姜宇的选择中，理想和现实完美地契合了——他将个人兴趣与国家重大战略需求结合在一起，“很可能自己也不知道将来做什么方向，但这个方向一定是自己感兴趣的，更重要的是国家所需要的，我觉得这就够了”。

本科毕业后，姜宇选择投身科研一线。在北京、上海等地诸多研究院所的工作机会面前，姜宇并未作额外的犹豫，回到西部，进入中国西安卫星测控中心工作，回到了高中曾切身感受过的航天梦想的起点，是自然而然、遵循内心梦想的选择。

中国西安卫星测控中心

“理想与现实”之问，随着姜宇进入工作领域、深入国家重大工程攻关项目、积累科研成果，而逐步得到了回答。

边做边学，快速成长

刚工作时，姜宇做的研究项目是星座摄动，以及卫星的确定姿态机动的控制。“上级给出一个重大问题，在解决这个问题的时候，也就锻炼了自己，培养了自己”，在工作中，姜宇的研究问题起源于国家的重大战略需求，提炼于实际的工程应用，具有一定的开拓性、前沿性。在研究方面，姜宇的数学功底在导师李恒年研究员的指导下得以发挥。

“数学基础好的话，工作中还是成长比较快的，我工作最初那几年学了很多知识”。

在进入西安卫星测控中心不到两年时间里，姜宇就突破了卫星四项核心关键技术之一。他与团队重新推导的从80年代就一直沿用的陀螺标定星技术，在保证计算速度的情况下，大幅提升了计算精度，被评为部委级科技进步一等奖。此外，在工作期间，姜宇还参与重点型号卫星任务多达29次，解决了星座构型演化、卫星编队绕飞构型设计与控制一体化等多项难题。

图源：央视军事

瞄准重点，攻关克难

后来，姜宇的研究领域是各种极端条件下的轨道力学问题及其应用。研究内容是广阔的，在选择细分方向上，姜宇说道，“尽量选择没人研究，或者说极少有人研究的一些问题”，“这些问题也是我们国家当前和未来几十年可能遇到的重大问题，是源于国家重大需求的科学问题，我所在实验室是宇航动力学国家重点实验室，是中国宇航动力学的国家队，当然要瞄准国家重大工程，解决关键技术难题”。

在研究小天体平衡点及其附近的轨道问题时，姜宇所在的研究团队另辟蹊径，打破学界原有的、权威的小天体平衡点直观现象分类，提出了平衡点拓扑分类，做出了创新性的研究成果。论文发表之后，国际上很多有影响力的学者关注并引用了这一成果。“不迷信权威”的信条，走出燕园，向着更广阔的应用场景去述说它的深远意义。学术研究的创新离不开扎实的数学功底，姜宇表示，“在我们数学学院学的一些知识，可能在学的时候没有觉得它有多么重要，因为当时根本想不到它的应用。但是很可能过了5年、10年甚至更多年之后，在解决问题时，会发现数学理论基础对解决实际问题是非常关键的”。

前沿创新，数说新语

电影《地心引力》曾描述了这样的故事——在一次意外的废弃卫星爆炸后，卫星碎片以超过子弹的速度在地球轨道上散开，导致一系列连锁反应，太空垃圾到处高速穿梭，飞船被摧毁，宇航员流落太空，以生与死的救赎，拼尽全力朝向故土前进……现实中，电影故事也有可能会成真。

空间二次溅射碎片云轨迹

碎片云面值比与特征长度

谈及最近在做的研究，姜宇提到了空间碎片。根据凯斯勒(Kessler)效应，太空碎片越多，越有可能发生碰撞，并产生更多碎片，最后失控造成连锁反应，从而产生大量的太空垃圾，严重时甚至干扰近地轨道，阻碍卫星的使用与发射。姜宇所在团队在研究空间碎片时，将其视作流体来研究，通过严格的数学推导，在国际上首次提出了空间碎片的熵的概念及数学定义，并首次进行了解体碎片二次碰撞计算等工作，相关研究成果产生了深刻的国际影响，“数学的应用价值是很大的”。数学的浪漫一面，在工作中也展现得淋漓尽致——

“宇宙选择了数学作为语言，我们发现，其中，它选择了熵的语言来书写空间碎片云”。

姜宇团队部分科研成果

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“将论文写在祖国大地上”

工作5年后，姜宇不满足于已取得的成绩，继续向知识的边界进发。在清华航天航空学院攻读硕士、博士学位时，姜宇的兴趣点依旧围绕在小行星附近的动力学上。他另辟蹊径，采用黎曼几何学方法，为小行星探测器的环绕轨道设计这一国际难题提出了新的解决思路。

博士提前毕业后，姜宇回到西安卫星测控中心。2017年，姜宇与导师李恒年合著出版了我国第一部小行星探测动力学领域的专著《小行星探测器轨道力学》，帮助人们理解太阳系中各类小行星、双小行星系统、三小行星系统的早期形成与演化机制。出版后，姜宇特将专著赠给北大数院的李若教授。

姜宇赠给北大数院李若教授的《小行星探测器轨道力学》一书

在国外做访问学者期间，外方向他抛来橄榄枝，希望他留下担任高级研究员，但他全部婉拒，毅然选择扎根中国的航天事业。“这里有更好的平台，现在，国家在航天方面的发展也是日新月异，这里有更多的需求等着我们去解决，我觉得更有意义！”

2019年访学期间参观诺贝尔奖博物馆

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为什么选择学习数学？

为什么选择学习数学？这个问题，往往是与数学人交谈中的必会提及的问题。

对于姜宇而言，问题的答案始于“实业”——既是历史课本上“开通智慧，振兴实业”的振聋发聩，也是“数学是一切科学的基础，先学好数学，未来踏实做份事业”的朴素赤忱。幼时仰望星空，埋下一颗梦想的种子；高中时去参观中国西安卫星测控中心，第一次近距离感受到航天事业带来的震撼……心中交织的梦想，以数学为坚实的基础。

在十余年的探索后，姜宇的这份答案，更有属于数学的浪漫一面。“其实，几百年前的数学发展与当时的太空研究是密不可分的，研究数学的思路和灵感与太空息息相关”——浩瀚宇宙，选择了数学作为语言。

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在北大数院，艰深但致广博

2003年，姜宇从西安市长安一中毕业，以优异成绩进入北京大学数学科学学院学习。

初至燕园，感觉新鲜而蓬勃。

在数院，个人的学术思维乃至性格，都在很大程度上得以塑造；老师们作为表率，“心无旁骛，在数学的世界中探索”，更是给姜宇心中留下了深刻的印记。张平文老师讲课深入浅出，行云流水；范后宏老师讲课总是激情澎湃，极富感染力；还有史宇光老师，李若老师……，姜宇也在后来的工作中与学院老师保持着交流。图书馆、未名湖……这并非对着燕园的“一塔湖图”如数家珍，而是姜宇数院生活的写照。课业紧张，总是往来于教室和图书馆，埋头钻研；畅想遥远，喜欢健身，也愿意去探索燕园的变换景色。

学习数学，则有自己的规划与思考。在数院，丰富的专业资源为“自由”保驾护航。

大三时，数学学院的学生要进行专业分流。姜宇选择了科学与工程计算方向，计算数学作为“连接数学与科学的桥梁”，具有较强的连接作用，在实际问题中的应用范围更广。这与姜宇的“开通智慧，振兴实业”理想不谋而合。

同样在数院，专注、沉浸思考是数学人的习惯。走在路上，姜宇总是渐渐陷入沉思，这种习惯也一直保持到工作之中。

2006年回到北京大学数学科学学院工作的卢朓老师，指导姜宇完成了本科毕业论文。姜宇回忆，当时每周至少一次的讨论，为他完成了从事科研工作的“启蒙”。“我经常去找卢老师讨论问题，能放开去讨论，包括有的时候，我去质疑他，他也质疑我……有的地方我不懂，我去请教他，有时他也有不明白的地方，他就来问我”。从春寒料峭到炎炎夏日，树影掩映下的第一教学楼，见证着师生们无数次的精彩讨论与思维碰撞。

卢老师鼓励姜宇把本科毕业论文整理发表，“当时不会整理凝练，未能如愿”，而这样师生间的默契一直延续着，“我工作之后，还是很重视总结东西去发表。现在我带团队，特别希望他们把成果凝练出来发表，哪怕没有多少人引用，但是别人可能将你的成果应用到工程中，解决实际问题”。

师生间还有很多共享的回忆，卢朓老师仍清楚记得当时的论文主题和学生的点滴进步，“姜宇的毕业论文做出了一些创新，现在想想还真是不容易，首先他没有拘泥于大师的做法。只要自己琢磨，实际上都能比别人做得更好一点，不要迷信权威”，提到姜宇，“印象很深，他挺内敛，动手能力很强，理论功力也很不错，愿意踏踏实实去做东西，有现在的优秀成绩，并不让人惊讶，我相信他早晚都会有很好的成绩”。回首燕园岁月，姜宇则感慨，“我个人的一点成绩，得益于在北大打下的良好基础，特别是在数院受到老师们的悉心教诲，数学是一切科学的基础，感谢老师的指导！”

获北京大学学士学位后在蔡元培先生像前

专注艰深，但致广博。在数院严格的学术训练之后，专注艰深的学子抬头远眺，看到的却是更为广阔的世界。

“国家的需要就是我的专业” “把论文写在祖国大地上”，这也许是姜宇十五年来扎根航天一线的最好注解。事业的伟大，不仅在于成就的辉煌，更在于过程的壮丽，环宇问天，探月逐梦；情系乡野，服务于民……数学的广阔应用，让北大数学人走向五湖四海，把青春绽放在祖国最需要的地方，以实干钻研诠释着他们的家国情怀。这里有攀登学术高峰的梦想与坚持，也有指点三山五岳的壮志与柔情。

“当个人发展跟国家的重大的需求结合在一起时，人生才更有意义、更有价值。”

如此信条，数学人将共秉承之。

采写：柴亦林、杨亦晨

编辑：面面

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