追光的人
——中国科学院院士王建宇的故事
2016年8月16日凌晨1时40分,西昌卫星发射中心。
长征二号丁火箭托举着一颗小小的卫星腾空而起。指挥大厅里,一位57岁的科学家紧盯着大屏幕上的轨迹——那是人类历史上第一颗量子科学实验卫星,"墨子号"。
十年前,当物理学家潘建伟对他说"我要把量子实验搬到天上去"的时候,他被这个想法"吓了一跳"。十年后,这颗卫星已经在六百多公里的太空轨道上,静静地等着替中国人完成一场前所未有的实验。
他叫王建宇。"墨子号"工程常务副总设计师、卫星系统总指挥。
在科学家群里,他有个不太一样的自我定位:"我要做一个实现科学家梦想的工程总师。"别人的梦想是提出理论、发现规律,他的梦想,是把别人的梦想变成天上真实运转的机器。
一、书店里的少年
故事要从1977年讲起。
那一年,恢复高考的消息传遍中国。18岁的王建宇已经高中毕业两年,正在家乡宁波的新华书店里当店员。别人卖书,他惦记的是书里的东西——考大学,是他心里一直放不下的念想。
复习时间不够,他只能一边上班一边抽空啃书本。预考下来,成绩出人意料地好,在宁波排在前头。招办觉得这是个好苗子,特意跟新华书店打了招呼:让这孩子有时间复习。店领导也开明,说"你来上班,然后认真看书复习吧"。
可正式高考,命运跟他开了个玩笑——考砸了。最向往的浙江大学、复旦大学,都没有向他敞开大门。他心里憋着一股劲:要上就上心仪的大学,不然宁可再考一年。这时,一所"名不见经传"的学校给他寄来了录取通知书——杭州大学。他一开始是拒绝的。可拆开信封看到专业时,眼睛亮了:物理。
反复想了很久,他去了。多年后回头看,他说这条路并没有走错,正是这所大学打下的物理底子,托起了他后来所有的科学探索。
毕业那年他报考本校研究生,物理系的试卷"实在有点难",落榜了。他回到宁波,在师范学校当物理老师。教了两年书,心还是不甘。1984年,国家出了新政策:工作满两年报考研究生,单位不得阻拦。他抓住这个机会再考,考进了中国科学院上海技术物理研究所。
1987年硕士毕业,1990年博士毕业,留所工作。从宁波书店里那个偷偷看书的店员,到中国最高科研机构的研究员,这条路,他走了十三年。
那十三年里,中国科技还在"跟跑"。863计划刚刚起步,追赶是那一代科研人共同的关键词。王建宇后来回忆说,自己研究的方向始终是那一件事——光的探测。光谱仪器、光子探测、激光遥感。谁也没想到,这条看似普通的"追光"之路,会把月亮、量子、引力波一个个串起来。
二、给月球量身高
2003年,王建宇接下一个任务:为即将出发的"嫦娥一号"研制激光高度计。
这是中国第一台要上太空的激光遥感仪器。原理说来简单:从卫星上向月面打出一束激光,测回波的时间,算出距离。卫星飞过哪里,就量到哪里,一圈圈绕下来,月球的地形图就"量"出来了。
原理简单,工程极难。太空环境真空、低温、强辐射,仪器必须一次成功,没有返修的机会。王建宇带着一支年轻的科研团队,从方案到器件,一步步把这台中国自己的激光高度计做了出来。
2007年10月,"嫦娥一号"奔月。激光高度计开机,中国人第一次用自己的仪器,为月球"量"出了身高,绘出了立体月面图。
这是王建宇航天生涯的起点。此后他又多次参与嫦娥工程后续型号的研制。但对当时的他来说,这还只是"分内之事"——一个工程做得漂亮,科学家们才有可靠的平台。他大概想不到,下一份邀请,会把他带进一个连物理学家都觉得疯狂的领域。
三、"吓了一跳"的邀请
2007年,刚刚完成"嫦娥一号"载荷任务的王建宇,迎来了物理学家潘建伟。
潘建伟的设想听上去近乎天方夜谭:把量子实验搬到天上去——在卫星和地面之间,做量子密钥分发、量子纠缠分发、量子隐形传态,让中国在这个领域竞争世界第一。
"第一次潘建伟就给我说,我要把量子实验搬到天上去。"王建宇后来回忆。这个做惯了光电工程的工程师,第一反应是被"吓了一跳"。潘建伟安慰他:"建宇,我们不是有三个目标吗?你只要把第一个'密钥分发'的目标做完,我们就是国际领先了。"
以前做的事情都是别人做过的,这一次要争的是世界第一。"我们这些人听说以后,内心非常兴奋。"王建宇说。
兴奋归兴奋,难是真的难。做工程的人把账算得很清楚:单光子探测,相当于人在月球上点燃一根火柴,地面要能看见这一点火光;而星地密钥分发,相当于在万米高空的飞机上,向地面两个旋转的储蓄罐投硬币——每一枚,都要瞄准细长的投币口,精准投入。
卫星和地面站相距上千公里,双方都在高速运动,光束要对准,偏振要保持,单光子要捕捉——这些技术当时在全世界都没有现成答案。王建宇带着团队从零开始:算法、设计、器件、工艺、装配,一个一个难点去啃。这一啃,就是十年。
十年里有很多个瞬间,差点让这条路断掉。
在青海湖做外场实验,王建宇因故提前离开,实验交给当时还是博士生的张亮负责。结果出了意外——运设备的路上,车翻了。
"那时候我想,实验肯定没希望了。张亮那个小伙子打着电话哭着跟我说的。"王建宇记得很清楚。可这些年轻人第二天就缓了过来,跟他说:尽管现在仪器砸成了几瓣,我们一定把它修好,把任务完成回来。
"结果那一年,他们真的把任务完成回来了。我真是很高兴,说实话,可能比仪器做出来还要高兴——年轻一辈成长起来了。"
更大的考验还在后面。项目预研的最后一步,是用热气球把设备带到高空,模拟卫星向地面发射并接收量子信号。现实非常残酷:热气球放上去,就被风压下来。整整一个星期,一次次放飞,一次次失败。
年轻人开始动摇:是不是我们一开始选的路线就不对?是不是前两三年的工作都白做了?
"别说年轻人着急,我也很着急。"王建宇说,"但是在年轻人那里,你都要有定力。作为一个团队的负责人,关键自己要有自信和底气。"
他带着团队一边逐一排查技术环节,一边走访调研,找到了症结所在,问题迎刃而解。方案、图纸、地面测试、车载移动试验、热气球高空模拟——"墨子号"就这样一站一站走了过来。
他后来把这段历程总结为五个字:十年磨一剑。又补了一句自己的心得:"搞工程确实是很难,但是我们只要坚持一把,每次觉得走投无路的时候,一定是能够成功的。"
四、天上的答案
2016年8月16日1时40分,"墨子号"升空。
所有人心里都悬着一件事:天上的实验,到底能不能做成?
答案是:不到半年,三大科学目标全部实现。
2017年,"墨子号"在国际上率先完成千公里级星地双向量子纠缠分发、千公里级星地高速量子密钥分发和千公里级地星量子隐形传态。那个在万米高空向旋转的储蓄罐投币的比喻,被中国人变成了现实——而且投中了。世界首颗量子科学实验卫星,提前圆满完成全部使命。此后它还在"超期服役",完成了世界首次洲际量子保密通信,让中国构建起天地一体化量子通信网络的雏形。
"墨子号"的成功,被评价为我国高科技从跟踪到引领的典范。从潘建伟那句"只要把第一个目标做完,我们就是国际领先",到三大目标全部提前实现,中间隔着的,是王建宇和团队十年里啃下的每一个硬骨头。
那一年,王建宇当选了中国科学院院士。这一年他还多了一个身份——全国人大代表。在北京的会场上,这位"新代表"明显"急"了:奔走于多场会议,积极发声,没有赢得发言机会的场合甚至坐不住"抢答"。他急的是国家实验室建设:"如果筹备时间过长,我担心会影响实验室的建设。"媒体给他起了一个绰号——奔走的"科学赶路人"。
在"墨子号"让中国站上量子通信领跑位置之后,他的"急"有了一句更深的话:"有些领域我们现在可能领先,但若不抓紧时间,可能就会被超越。"
五、"根本没有转型"
按常理,做成一件"世界第一",足够一位科学家功成身退了。王建宇没有停。
中科院通知他去做引力波项目时,他此前对引力波并不了解。他去听了一整天报告,听完后说:这个项目的原理是什么、困难在哪里,我心里有数了。后来,他担任了中国首颗引力波探测技术试验卫星"太极一号"的工程总师。2019年,卫星成功入轨,完成各项试验任务。他还担任了国科大杭州高等研究院院长,在那里建起引力波太极实验室(杭州);在"墨子号"之后,又全力推进中高轨量子卫星项目,光钟等一批新载荷进入工程攻关。
从激光到量子,再到引力波,旁人看他是一次次"完美转型",他自己却笑着摇头:
"在别人看来,我是在不断转型,但在我自己看来,根本就没有转型。我原来就是做光谱仪器、光子探测的。量子通信看起来是通信,本质也是一个微弱信号的探测,根子上是一模一样的;引力波,也是一个微弱信号的探测。所以这些都离不开大学所学的物理专业。"
从1977年杭州大学物理系的那份录取通知书开始,五十年,他追的一直是同一束光——那束从宇宙深处赶来、微弱到稍纵即逝的光。只是它一会儿出现在月球的地形图上,一会儿藏在纠缠的光子里,一会儿又荡漾在时空的涟漪中。
有人问过他科学家精神的含义,他的回答朴素得不像院士:对科学充满敬畏,愿意把自己的精力投入进去;不只是追求挣多少钱,而是追求探索未知世界。他常对学生讲,做科研,智商、情商、毅力缺一不可——"你能做多大的事情,就要找到多少人来帮你做这件事。"
给年轻人的建议,也只有三条:打好学业基础;不要轻言放弃;树立人生目标,做一个坚守理想的人。
尾声:始终在路上
2023年度中国航天基金会奖的颁奖礼上,王建宇捧回了"钱学森杰出贡献奖"。此时,他的头衔已经排成长长一列:中国科学院院士、国科大杭州高等研究院院长、"太极一号"工程总师、国家量子通信和量子计算机重大专项专家组成员……而他创办的科技成果转化企业,也已经把激光通信与红外载荷送进了商业航天的产业链,瞄准千颗级太空算力星座。
人类的竞争,他说,已经从地面升级到空间。
从宁波新华书店里那个想读书的少年,到把量子实验送上太空的工程总师,王建宇走了将近五十年。这一路上,他给月球量过身高,替量子搭过天梯,为引力波铺过路。而他对自己的总结,始终是那一句话:
"无论我的身份如何,岗位如何,我始终认定自己想做的事,一步步坚持下去。"
天上的"墨子号"还在超期工作,地上的追光人,还在路上。
主要资料来源:中科院上海技物所院士主页、国科大杭州高等研究院《大国科学家》报道(2023)、中国科学院大学校友会专访(2023)、中国新闻网《王建宇:奔走的"科学赶路人"》(2018)、科普中国《王建宇院士:不计得失,始终坚持》、上观新闻专访(2026)等。