作者:高雅丽 丁佳 来源: 中国科学报 发布时间:2019/4/12 9:01:51
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小卫星大未来:中科院新时期全面改革的范本

试验队与伴星合影

2017年9月26日,中科院院长、党组书记白春礼,上海市委副书记、市长应勇共同为微小卫星创新研究院揭牌。张春海摄

编者按

历史的纵深,铸就了战略的高度。如果说“知识创新工程”揭开了世纪之交建设国家创新体系的帷幕,那么5年前启动的中科院“率先行动”计划,则直抵科技体制改革的深水区。

集中力量办大事,树立重大创新产出导向,打牢基础、补齐短板、紧抓尖端,加快建设高水平创新队伍……五年来,中科院深化科技体制改革一马当先,持续发力,逐步构建了创新研究院、卓越创新中心、大科学研究中心、特色研究所4类创新单元,创新政策、创新体制、创新文化,现代院所治理结构已臻成型,全新创新管理体系及其效能初绽锋芒。改革一直在路上,作为国家战略科技力量的中科院始终走在改革的前列,重大成果不断涌现。

今年是新中国成立70周年,也是中国科学院建院70周年,在中国科学院发展规划局的支持下,《中国科学报》再探中科院改革之路,走进波澜壮阔的历史图景,聆听亲历者的深切感悟,讲述科技创新背后动人心弦的故事。

■本报见习记者 高雅丽 记者 丁佳

浩浩太空,万物寂寥。一只眼睛,在黑暗中慢慢睁开。

与此同时,在上海张江高科技园区海科路99号,中国科学院微小卫星创新研究院,科研人员个个屏住呼吸,会议室安静得几乎能听到人们的心跳声。

“数据接收成功!”2015年12月20日8时45分,喀什地面站传来了好消息。

终于,一颗颗悬着的心放了下来。那一刻,那一个个不眠之夜,一根根紧绷的神经,所有的紧张、焦虑都在此刻全部释放。

为了将中国第一颗暗物质粒子探测卫星、中科院空间科学战略性先导科技专项的首发星——“悟空”号顺利送上天,他们已经准备了太久、太久。

这样的场景,如今正在越来越频繁地发生。自成立以来,微小卫星创新研究院发射成功率达到100%,在中国卫星发展历史上创造了诸多“第一”,成果被写入党的十九大报告、多次被国家主席习近平在新年贺词中“点名”……今天的微小卫星创新研究院,已然成为中国卫星事业新的一张“创新名片”。

“小卫星大未来”,短短几年中,微小卫星创新研究院将这句誓言变成了现实。作为中科院研究所分类改革试点的第一个创新研究院,它所实现的,不仅仅是科学技术的创新,更有发展理念、管理模式与科研文化的创新,这也让它成为中科院新时期全面深化改革的一个范本。

改革破冰 迫在眉睫

本世纪初,世界卫星发展呈现小型化趋势。质量1吨以下的微小卫星迎来了发展的大好机遇。2014年,《科学》公布全球十大科学突破,“造价低廉的立方体卫星”入选。作为微型卫星的一种,当年共有超过75颗立方体卫星被送入太空进行科学研究。

与此同时,随着科学试验、导航、对地观测技术的发展,国内低成本的小卫星需求也日益增多。过去,上海微小卫星工程中心(微小卫星创新研究院前身,后文简称工程中心)几年才做一颗卫星,而现在至未来甚至要满足一年研发和批量生产30颗以上卫星的需求。

随着卫星需求量的增加,从单任务到多任务并行,工程中心仅2000平方米的总装厂房,也渐渐变得越来越拥挤。

岂能让拥挤的厂房耽误国家卫星事业的发展?可是,站在日夜不停运转的厂房前,工程中心领导却感到,他们所面临的问题,绝不仅仅是圈几块地、盖几座楼这么简单。

一直以来,工程中心采用“总体室+专业室”的组织架构,初期项目相对较少,任务组模式灵活,满足了当时的需求。可随着规模的扩大,一些问题也渐渐浮出水面。

“我们当时是‘四部一室’的结构,总体室是技术部门构成的主体,管理路线简洁,沟通效率高,综合性非常强。”工程中心副主任朱振才坦言,“但是,当我们面对多个卫星研制任务时,这样的管理方式就凸显出短板。”

“过去研究室专业划分过细,部分研究室研究方向重复,碰到研发卫星的重大任务,只能临时调配人手,组成一支‘机动部队’。虽然这种形式比较灵活,但任务增加后,如何克服人手不足、确保任务完成质量成了更加严峻的问题。”工程中心副主任林宝军说。

体制机制的进一步改革,已迫在眉睫。

2014年8月,中科院启动实施《“率先行动”计划暨全面深化改革纲要》,提出要面向国家重大需求,组建若干科研任务与国家战略紧密结合、创新链与产业链有机衔接的创新研究院。

创新研究院以满足国家战略和产业发展重大需求为主要价值导向,实行政产学研共同参与的理事会治理结构,以国家任务和市场为主配置资源,以应用部门和市场评价为主要评价方式。

这与工程中心的改革目标不谋而合!

同年10月,经中国科学院院长办公会议研究通过,以工程中心为主体建设的微小卫星创新研究院,正式成为中科院首批五个试点创新研究院之一。

微小卫星创新研究院到底要怎么干?彼时,每个人的心里都打着鼓。

在一次讨论中,时任工程中心主任相里斌确定了思路——改革不是作秀,要真抓实干,要去想新机制运转能不能提升机构的效率,保证工程的质量;改革也不是要颠覆从前,而是在原来的基础上做得更好,不管怎么改,团结实干的精神应当永远地继承下去。

在那之后的两个月,微小卫星创新研究院调集各部门起草改革方案,设计整体组织架构。“大家都是摸着石头过河,大概经过了五六次的调整,才形成了最终的方案。”微小卫星创新研究院办公室主任边哲说。

经过一次又一次的头脑风暴,到次年6月,改革方案最终敲定。

至此,改革的帷幕逐渐拉开,小卫星的创新故事也在悄然上演。

改革难字当头,更需敢字当先。

2015年7月,中科院院长白春礼在工程中心视察时指出,创新理念是工程中心在激烈竞争中能抢占先机的关键,这在创新研究院未来的建设和发展中也要不断地体现。于是,新成立的微小卫星创新研究院大胆调整原有的组织架构,建立了“研究院—总体部—研究所”三个层级的扁平化管理架构。

其中,总体部重点面向国家重大需求,设置有通信卫星、遥感卫星和科学卫星3个分部,使得各类卫星都有了“归宿”,一改以往临时组队的尴尬,即使遇到攻坚战,也能迅速组成一支战斗力强的攻关队伍。

两个应用型研究所则重点面向产业化,四个专业研究所提供技术支撑,并设立新技术中心加强面向未来的前瞻性研究和技术创新。这样,各部门之间既能相互支持,采用集团作战模式共同完成国家重大任务,又能“灵活作战”,各自独立承担任务,切实面向产业链布局创新链。

微小卫星创新研究院院长龚建村表示,通过内部体制机制改革,微小卫星创新研究院实现了以“型号”为主向“型号、预研、专业化”并重的转变,形成了“创新、技术、工程、产业”的良性循环机制。

体制机制改革让“小卫星”轻装上阵,也进一步激发了微小卫星创新研究院的创新热情,提升研发效率。

2016年12月,微小卫星创新研究院在中科院“率先行动”首批四类机构筹建验收中,成为唯一一家全票通过的科研机构,在全院排名第一。同时,在机构改革持续的26个月中,微小卫星创新研究院边干边改,成功发射了13颗卫星,占到机构成立以来发射卫星总数的68%。

但是,任何改革都必然伴随着阵痛,微小卫星创新研究院走过的路,也曾充满荆棘。

“全体起立,重来一遍”

管理的架构搭好后,另一个现实问题摆在了所有人的面前——谁来撑起微小卫星创新研究院的“血肉”?

其时,用求贤若渴来形容,一点都不为过。

“在当时的情况下,我们也想过从其他航天单位引进人才。但不少人抱着固有观念,在观望犹豫,真正愿意来的不多。”回忆起当时的“人才荒”,人力资源部部长陈鸿星仍感慨不已。

从其他单位引进人才的路子被堵死了,微小卫星创新研究院又做了一件“破天荒”的事——所有员工“全部起立,重来一遍”,同时面向社会广招人才。

一石激起千层浪。一时间,议论声、质疑声充满了整个微小卫星创新研究院。

“我想挑战一下新的岗位,可以吗?”

“我工作年限少,想竞聘更高的职位,可以吗?”

“我在这个领域很有想法,但是缺乏经验,可以吗?”

……

“可以!只要你有志向、有才能,我们都欢迎。”在重重压力下,领导班子始终坚定不移。

效果立竿见影。30个空缺的中层岗位,收到了近一万份简历,应聘者中除了中心的职工,更不乏世界500强企业员工、航空航天系统的骨干人才。

办公室主任边哲就是一个“外来户”。他从外企跳槽来到工程中心质量部,在2014年的那场改革中,通过竞聘成为办公室副主任。“能者上,庸者下,这里没有论资排辈的想法,大家都是真刀真枪地干。”他说。

事实证明,这样的改革无疑是成功的。从2014年之前招不到人的尴尬境地,到各类人才各显神通来这里寻求更大发展空间,微小卫星创新研究院的创新活力被再次激发出来。

如今的微小卫星创新研究院,尽管科研任务十分繁重,但依然能够从容应对,这在科研管理部部长程睿看来恰恰要归功于改革的红利。“几乎每个科研人员都经历过两三个完整型号的任务,再打硬仗,我们也不怕了。”

更重的担子也交到了年轻人的手里。微小卫星创新研究院采取以老辅新、老中青相互协作的大兵团作战方式,让很多刚刚进入“小卫星”的年轻人承担卫星研制任务,有经验的老同志负责保驾护航、传经送宝。

一般而言,培养一个主任设计师需要许多年,但在这里,不少刚工作几年的年轻人,就有机会担当起主任设计师的重任。

2012年,李绍前从哈尔滨工业大学一毕业,就进入了北斗卫星研发团队。这里工作忙到没有双休日,可当看到自己的设计思路真的会用在卫星上,还随卫星上了天,这种成就感难以言喻。

2016年,他通过竞聘当上了卫星主任设计师。“通常,没有副主任设计师经验的人是不能担任主任设计师的。”他感慨道,“但是微小卫星创新研究院给予年轻人机会,让我们勇于试错。”

实际上,当2015年新一代北斗导航卫星发射升空并顺利开机时,负责这颗卫星总体研发的科研人员中,75%是“80后”,他们中的许多人,都是像李绍前这样的“新手”。

浩瀚宇宙 中国标志

2015年3月30日,我国首颗新一代北斗导航卫星发射成功;2015年12月17日,“悟空”号暗物质粒子探测卫星遨游太空;2016年8月16日,“墨子号”量子科学实验卫星成功飞天……

微小卫星创新研究院的总装大楼里有一面“卫星墙”,但凡有来访者,无一不对微小卫星创新研究院取得的累累硕果赞不绝口。

让这面墙熠熠生辉的,除了有国家卫星事业快速发展、中科院支持科学卫星研制的时代机遇,更离不开微小卫星创新研究院实施机构改革所带来的推动力。

机构改革的攻坚期,恰恰是卫星研制任务的密集期。微小卫星创新研究院需要同时研发导航卫星、通讯卫星,甚至更复杂的科学实验卫星。在这个关键期,此次改革中新成立的电子、控制、力热、软件4个专业研究所,释放出意想不到的创新活力。

“专业研究所不仅仅是做某一个项目,而是要支持完成多个型号任务,这与以往考虑问题的着眼点不同。在角色转换的过程中,大家逐渐适应了新的变化。”朱振才说。

科学实验卫星的第一要务是满足科学家的需求,但是科学家在提出理念的时候,并不了解卫星载荷的功能。

多年来,我国卫星研发都是以平台为中心。在竞标暗物质卫星项目时,设计团队提出了以载荷为中心的颠覆性设计理念,这相当于根据“货物”大小来定制“货车”尺寸。

最后,整颗暗物质卫星重1.8吨,其中载荷1.4吨,平台只有450公斤,完全颠覆了过去卫星的载荷与平台比例,并且,整整节省了几千万元的火箭运载费用。

在暗物质卫星交付时,科学家给它打了满分。运行三周年时,“悟空”号依然保持非常好的状态,经评估,“悟空”号将延期工作两年,为我国空间科学探索事业作 出更大贡献。

现在回顾起来,朱振才说:“暗物质卫星的成本优势很明显,我们在很短的时间里探索出一条比较容易实现、影响大、成本不太高的路径,不让科学家的想法因为经济能力不足而延迟。”

通过技术和管理创新,微小卫星创新研究院研制的卫星大多数在轨时间都大大超过设计寿命。“墨子号”量子科学试验卫星采取了新的设计,完成既定科学任务后,还可以随时接受地面指令,开展新的科学实验。

除了暗物质卫星,北斗导航卫星也通过新设计实现“瘦身”,从原先的几吨一下瘦身到800多公斤,原本十几个分系统需要20多台计算机控制,现在优化为仅有1台,大大提升了卫星的可靠性。

在这个过程中,北斗导航卫星采用的新技术占比超过70%,其中不少为全球首创。而通常情况下,航天领域卫星采用新技术的比例不会超过30%。

导航卫星研究所是微小卫星创新研究院两个应用型研究所之一。中国北斗卫星导航系统北斗三号工程2016年启动实施,计划2020年前发射30颗卫星,该所承担了10颗北斗三号卫星研制工作,责任重大,任务艰巨。

“以前一颗卫星需要三四年做出来,现在我们两年做8颗卫星。两相比较,我们完成了16倍的工作量。”导航卫星研究所副所长沈苑说。

对中科院微小卫星创新研究院的贡献,中国卫星导航系统管理办公室如是评价:“因为有中科院的参与,提升了北斗卫星导航系统的技术水平,极大加速了北斗组网的建设进程。”

“北斗导航向全球组网迈出坚实一步”,在2019年新年贺词中,国家主席习近平再次提到了北斗。

但在这群年轻人心中,习主席的“点赞”更像是一种巨大的鞭策,北斗导航依然有很多工作要完成:在轨卫星运行支撑、开展下一代卫星导航技术的前瞻性研究工作、北斗四号的卫星设计……对他们而言,卫星研制事业始终在路上。

在这场改革中,微小卫星创新研究院还成立了一支“特战队”——新技术中心。组建之初,16位年轻科学家从五湖四海汇聚于此,开启了前沿空间技术的“逐梦之旅”。

“面向人类未来在太空中越来越广泛的活动,我们将开展太空平特肖尾破解软件下载在轨实验,通过干细胞体外多代培养、智能换液和智能筛药技术,实现科学实验的智能化、低成本、高频次……”

2018年7月17日,第一届“率先杯”未来技术创新大赛决赛现场,新技术中心丁国鹏牵头的“低成本太空平特肖尾破解软件下载实验”项目,让在场的评委和观众眼前一亮。

这项从科学需求到技术创新再到工程实现的全链路构想,当场获得500万元经费支持。

“以往是先有了科研任务再招聘人才,现在我们反过来围绕人才的科研特点,为他量身定做科研方向。”新技术中心主任张永合说。

而为了呵护这株“幼苗”,微小卫星创新研究院为新技术中心划拨专门经费,并约定中心成立的头三年不进行考核,目的就是让科研人员潜心科研,不再为争取项目浪费时间。

这支“特战队”聚集了一批“爱玩”的年轻人,大家的“任务”就是尽可能地天马行空,去尝试一些其他人都不敢想的事:

探索空间可重构模块化技术,打算在太空中玩“变形金刚”;专注于发展智能视觉技术,让航天器模块未来的交会对接更加自主;为低成本、高智能的深空探测小卫星做技术准备,争取在2025年前实施着陆小卫星,探寻生命与水的证据……

改革之初,相里斌期待新技术中心能够“成为一块磁铁、一个创新的核心,体现中科院在卫星创新方面的火车头作用”。在变革发展的浪潮中,它正在向这个方向努力着……

开放包容 星海先驱

从2014年科研经费9亿元,到2018年科研经费突破23亿元;从几年一颗卫星,到2018年发射15颗小卫星。在一步一个脚印的改革中,微小卫星创新研究院不断发展壮大,成为中国航天事业中不可或缺的一支主力军。

在微纳卫星研究所(以下简称微纳所),全部由“85后”组成的团队正在做着技术储备,试图为微小卫星创新研究院打开一扇商业航天的新窗口。

“我们面向国际发展前沿,瞄准新概念、低成本的微纳卫星,有力开展创新攻关。”微纳所所长陈宏宇介绍,目前研究所已成功研制发射了10颗微纳卫星。

2015年底,微纳所研发了一颗重仅2公斤的立方星,用来采集全球民航、船舶和北极航道信息。当时用的推进器是从瑞典进口的,微纳所两名年轻人就琢磨着,能否用上中国自己的推进器呢?他们心无旁骛地投入工作,仅用了一年多时间就交出了答卷。

面对市场对卫星的大批量需求,微纳所也在计划打造一个标准化、模块化的生产平台,目前已形成50公斤级别的微纳5000与100公斤级别的微纳100两个系列微纳平台,为实现年产100颗卫星的目标奠定了坚实基础。

在汇聚创新技术的同时,微小卫星创新研究院也在寻求扩大国内、国际的“朋友圈”。微小卫星创新研究院与行业相关单位共同成立了微小卫星创新联盟,致力于打破所有疆域,在技术上互通有无、互相支撑,学术上不断交流、相互促进。

2018年12月,在习近平主席和科斯塔总理的见证下,微小卫星创新研究院和葡萄牙TEKEVER集团联合签署成立了中葡星海联合研究实验室,探索从深海到深空的集成交叉前沿技术,打造国际化创新合作平台。

正如龚建村所说的那样:“创新是小卫星的灵魂,更是国家赋予我们的神圣职责。”

“承国家之志,铸时代新星。”微小卫星创新研究院大厅墙上的十个大字,鞭策着这支平均年龄34岁的年轻队伍不断前行。

星空浩瀚无比,探索永无止境。在筑梦航天的路上,中科院微小卫星创新研究院将继续用他们的汗水与智慧,不断照亮蔚蓝的星空!

《中国科学报》 (2019-04-12 第1版 要闻)
 
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