在人類仰望星空的漫長歷史中，從肉眼觀星到光學望遠鏡，再到射電與空間探測，每一次對宇宙認知邊界的拓展，都離不開一個樸素而深刻的命題：如何看得更清、瞄得更準？今天，在大國博弈向深空延伸的時代背景下，“看得清”與“瞄得準”早已超越了單純的科學好奇，成為關乎國家空間安全、信息主權與科技自立自強的戰(zhàn)略基石。在這片無聲卻激烈的前沿陣地上，一群青年科學家正以毫厘之功，鑄就國之重器。中國科學院西安光學精密機械研究所副研究員曹鈺，便是其中一位執(zhí)光為筆、以控為墨的探路者。他的故事，始于黃河之濱的一顆求知之心，成于古城西安的一方科研沃土，最終指向那浩瀚無垠的深空。

▲曹鈺

兩座城，一條路

人生的軌跡，往往由幾個關鍵的坐標點勾勒而成。對曹鈺而言，蘭州與西安，便是這樣兩個互補而深刻的坐標。在蘭州，他度過了高中時代。盡管偏科理學的學習狀況讓他的求學之路有些波折，但還好恩師沈東星（蘭州市蘭煉一中），以其獨特的教學魅力，點燃了少年心中對物理世界近乎癡迷的熱情，更用崇高的職業(yè)素養(yǎng)守護其夢想，完成了對未來規(guī)劃的引導。在多方鼓勵之下，曹鈺逐漸修正了航向，終以全班第一的成績考入西北工業(yè)大學（簡稱“西工大”）。

這份源自師長的信任與引導，不僅是一份成績單，更是一種精神的烙?。核虝茆暎嬲某砷L源于內(nèi)在的驅(qū)動與持續(xù)的努力。帶著這份信念，他來到西安，奮起求變。攻讀本碩博的十余年間，這座千年古都以其沉穩(wěn)厚重的氣質(zhì)，完整地見證并承載了他的求學、事業(yè)乃至未來的歸宿，不過，這是后話。

在西工大“公誠勇毅”的校風熏陶下，曹鈺完成了7年本碩階段的學習。西工大“三實一新”（基礎扎實、工作踏實、作風樸實、開拓創(chuàng)新）的育人傳統(tǒng)，讓他深刻理解了何為“大國工匠”的風格——不是浮于表面的喧囂，而是沉潛于實驗室與工程現(xiàn)場的深耕。碩士畢業(yè)后，他選擇加入中國科學院西安光學精密機械研究所（簡稱“西安光機所”）。這一選擇并非偶然。因為早在2015年，習近平總書記蒞臨西安光機所進行視察的舉動，便讓他由心底生發(fā)出對這個優(yōu)秀平臺的憧憬。此外，習總書記在視察時更是強調(diào)：“核心技術靠化緣是要不來的，必須靠自力更生?！边@句振聾發(fā)聵的話語，讓當時人在象牙塔，對未來尚且懵懂的曹鈺深受觸動。通過深入了解與資料收集，他深刻意識到，那里不僅是中國科學院在西北地區(qū)規(guī)模最大、學科最全的綜合性研究所，更是能將個人所學直接融入“國之重器”研制的一線平臺。

于是，從蘭州出發(fā)的好奇心，到西安扎根的使命感，一條清晰的人生道路就此鋪開。

青年意，誓破“竹”

在曹鈺參加工作的初級階段，他并未真正意識到，投身航天光電事業(yè)，就意味著告別理想化的仿真模型，從而直面真實世界的復雜與嚴苛。當時，當空間光電系統(tǒng)朝著大視場、高分辨率、輕量化的方向飛速迭代，關于承載相機等載荷的轉臺機構“高平穩(wěn)性、高精度、高承載比”等近乎苛刻的要求真正擺在他的面前，他好像從前輩、同仁的殫精竭慮中，逐漸讀懂了“歷史不會眷顧因循守舊者，時代總會垂青勇于創(chuàng)新者”的真正意義——為了滿足這些要求，工程師們在引入諧波減速器等柔性傳動部件的同時增加了快速反射鏡（FSM）進行粗精復合跟蹤。這雖實現(xiàn)了結構的輕巧與強大，卻也帶來了一個棘手的“頑疾”——柔性振動與運動耦合。

“這就好比用一根有彈性的竹竿去精準控制一面鏡子。當你快速移動或負載變化時，竹竿自身會產(chǎn)生難以抑制的抖動與形變，導致鏡子無法穩(wěn)定、精確地指向目標。在工程上，這表現(xiàn)為速度的脈動、位置的滯后及多軸運動間的相互干擾，嚴重制約著衛(wèi)星在軌的成像質(zhì)量與跟蹤穩(wěn)定性。這是擺在所有空間精密跟瞄研究者面前的一道共性難題。”幾年后，曹鈺已經(jīng)可以深入淺出地將空間問題拉回地面。

雖有此困局，但曹鈺及團隊最終沒有選擇傳統(tǒng)的“加固竹竿”思路——那往往意味著犧牲輕量化優(yōu)勢，增加系統(tǒng)復雜度——而是另辟蹊徑，帶領團隊創(chuàng)造性地提出了“雙位置環(huán)反饋自抗擾控制方法”。這一方法的核心思想，是為這套精密系統(tǒng)安裝一個“智能神經(jīng)與肌肉協(xié)同系統(tǒng)”——內(nèi)環(huán)，如同“肌肉微調(diào)系統(tǒng)”，實時感知傳動鏈自身的柔性形變與內(nèi)部擾動，并通過先進的算法進行提前補償與抑制。它就像人體的肌肉能夠預收緊以抵消外來的晃動；外環(huán)，則如同“大腦指揮系統(tǒng)”，負責整體運動的精確規(guī)劃與最終位置的穩(wěn)定鎖定。

更為關鍵的是，這兩個環(huán)并非各自為戰(zhàn)，而是通過精妙的算法設計實現(xiàn)實時對話、協(xié)同抗擾。系統(tǒng)能主動估計并抵消由柔性機構和外部環(huán)境帶來的多種非線性擾動，從而在保持輕量化、高承載優(yōu)勢的同時，實現(xiàn)了“穩(wěn)”與“準”的統(tǒng)一。

這項技術目前已成功應用于“天行一號”試驗衛(wèi)星二維跟蹤轉臺任務，有效解決了柔性機構在超低速運動中的“爬坡”現(xiàn)象，將跟蹤速度平穩(wěn)性提升至0.0039°/s，獲得了中國科學院院機關的高度評價。這不僅是技術上的突破，更是一種哲學上的勝利——它證明了面對物理世界的固有約束，智慧的控制策略可以開辟出一條超越材料局限的新路徑。

如果說柔性振動是來自系統(tǒng)內(nèi)部的挑戰(zhàn)，那么運動耦合則是另一個維度的難題。在精跟蹤環(huán)節(jié)，快速反射鏡（FSM）作為核心執(zhí)行部件，其微弧級的誤差修正能力直接決定了最終成像的極限。然而，多自由度運動間的相互影響（耦合），會嚴重劣化其性能。曹鈺團隊再次迎難而上，提出了“基于高分辨?zhèn)鞲械倪\動旋轉解耦控制方法”。他們通過引入高分辨率傳感器，并融合智能解耦算法，如同一位技藝高超的織工，將原本糾纏在一起的運動分量“剝離”開來，理出清晰的線條。這一方法成功將大口徑快速反射鏡的運動耦合從7%降低到0.6%，并將跟蹤精度從15.7μrad一舉提升至2.2μrad，達到國內(nèi)領先水平。這項成果為我國量子關聯(lián)成像雷達探測體制建設作出了重要貢獻，并發(fā)表于國際重要學術期刊《遙感》（Remote Sensing）。

這兩項重大成果，一內(nèi)一外，一穩(wěn)一精，共同構成了曹鈺團隊在空間精密跟瞄領域的核心技術壁壘。而類似這樣在“卡脖子”領域攻堅克難、自立自強的生動注腳，在曹鈺的職業(yè)生涯中還有不少——不僅攜手團隊形成了一套完整的空間動目標精密跟瞄體系，多角度解決空間高動態(tài)目標高精度、高平穩(wěn)跟蹤難題，為我國空間精密測量領域作出重要貢獻；更為重要的是，這些都不僅是冰冷的專利與論文，而是中國青年科學家奮發(fā)圖強的美好圖景。而曹鈺本人，也在如此長足的進步過程中，以其卓越的創(chuàng)新能力與突出的工程貢獻，得到了陜西省的高度認可，榮獲“陜西省青年科技新星”稱號，且于2026年年初入選“陜西省‘三秦特支計劃’青年拔尖人才”，成為全省重點培養(yǎng)的高層次青年科技領軍力量。但他卻始終表示：“一個人的努力是加法，一個團隊的努力才是乘法。正是因為我的團隊足夠團結，大家的目標足夠一致，心氣聚在一起，才能催生出超越紙面實力的‘科技武器’?！?/p>

家托舉，師擺渡

任何一位杰出科學家的成長，都離不開背后默默付出的師長與家人。曹鈺的科研之路，亦是由多位引路人的燈塔照亮，由家人的港灣托舉。

在西工大攻讀碩士期間，導師張曉斌教授以其嚴謹細實的治學態(tài)度，為曹鈺打下了堅實的工程根基?！皬埨蠋熃虝?，工程中的每一個數(shù)據(jù)、每一次分析都必須經(jīng)得起反復推敲?！边@份對精度與質(zhì)量的敬畏之心，成為他日后承擔國家重大任務時最寶貴的財富。

▲曹鈺（右）在實驗室討論研究

進入博士階段，西安交通大學的錢學明教授與西安光機所的蘇秀琴研究員都使曹鈺受益匪淺，他們深厚的科研功底與精湛的邏輯思維，都深刻塑造了他的研究素養(yǎng)。尤其是蘇秀琴老師，不僅在學術上悉心指導，更在生活上給予深切關懷。她教會曹鈺如何構建嚴密的科學論證體系，并引導他將具體的技術突破置于更宏大的學科前沿中去思考，真正理解了“大處著眼，小處著手”的科研真諦。

初入西安光機所，師父王海濤高工則扮演了曹鈺從校園走向國家重大工程的“擺渡人”角色。王老師邏輯思維清晰、工程經(jīng)驗豐富，毫無保留地傳授給他分析復雜系統(tǒng)故障、設計完整工程方案的方法論，幫助他順利完成了從學生到航天工程師的關鍵轉型。

當然，在曹鈺的成長歷程中，研究所的領導與平臺更是令其始終心懷感恩的重要部分。西安光機所敢于給青年人“壓擔子”“搭梯子”，在重大項目中勇于讓他們“挑大梁”。正是這種信任與放手，讓曹鈺在短短幾年內(nèi)迅速成長為多個國家重大科技任務的負責人。研究所更將其所在領域列為重點主攻科研方向，并不吝提供包括經(jīng)費、人才、場地在內(nèi)的全方位保障，這無疑為他的團隊注入了強大的發(fā)展動能。

而在這一切的背后，更有不容忽視的來自家庭方面的無怨無悔的支持。多年來，曹鈺始終為缺席孩子的成長而愧疚，但他的妻子和岳父岳母卻從未有過半句抱怨，默默承擔了絕大部分的家庭重擔，用愛與行動為他撐起了一片安定的后方。他曾有過一句半戲謔卻充滿真心的感嘆：“我的科研成果，都得分他們一半。”這既是由衷的感恩，更是情感的歸屬。

苦心人，“天”不負

回望來路，曹鈺已主持完成了十余項國家重大科技任務，在《IEEE信號處理精選主題期刊》（IEEE J-STSP）、《IEEE地球觀測與遙感應用精選主題期刊》（IEEE J-STARS）等期刊共發(fā)表論文37篇，授權美國專利1項，國內(nèi)技術發(fā)明專利11項；所在團隊榮獲2025年中國青年五四獎章，他指導的學生也在國際頂級賽事中屢獲殊榮。作為陜西省重點支持的青年拔尖人才，他正站在一個新的起點上——已有的成就終成過往，更為遙遠的深空才是心之所向。

未來5年，曹鈺擬將研究重點聚焦于空間引力波探測所需的星間激光超精密指向技術。這是一項跨越兩個數(shù)量級的挑戰(zhàn)——從目前實現(xiàn)的亞微弧度（μrad）精度，躍升至“天琴計劃”和“太極計劃”所要求的10納弧度每根號赫茲（10nrad/√Hz）量級。這相當于從“在數(shù)公里外瞄準一個房間的窗戶”，提升到“瞄準窗戶上的一粒微塵”。這不僅是精度的飛躍，更是從“穩(wěn)態(tài)控制”到“超低頻段極端穩(wěn)定”的范式轉換。其最大的鴻溝在于，如何在地面模擬接近太空的超靜、超穩(wěn)環(huán)境，并開發(fā)出與之匹配的超低噪聲傳感器與革命性控制技術。這是一場全鏈條的“歸零”與重構，任何一個環(huán)節(jié)的短板都將導致系統(tǒng)失敗。

面對如此艱巨的挑戰(zhàn)，曹鈺和他的團隊沒有絲毫退縮。他們深知，中國的空間科學要實現(xiàn)從“跟跑”“并跑”到“領跑”的跨越，就必須有人敢于踏入這片“無人區(qū)”。他們希望成為“天琴”與“太極”宏大工程中，那根“極其安靜、紋絲不動的傳聲筒”的打造者與守護者。

從黃河之濱的懵懂少年，到古城西安的青年拔尖人才，再到未來深空的探索先鋒，曹鈺的征途始終與國家的需求同頻共振。他常說：“科研不是追求模型的完美，而是在現(xiàn)實的約束下找到最優(yōu)解?！边@句話，既是他對工程哲學的深刻理解，也是他人生信條的真實寫照。在這條通往星辰大海的路上，他和他的同行者，將繼續(xù)以毫厘之功，精軸定像，鎖定深空，為中國的航天強國夢貢獻屬于青年一代的堅實力量。

專家簡介

曹鈺，博士，副研究員，碩士生導師，陜西省組織部“青年拔尖人才”，陜西省青年科技新星，中國科學院西安光機所“青年創(chuàng)新促進會會員”?，F(xiàn)擔任中國圖象圖形學學會成像探測與感知專委會委員、中國體視學學會分會委員，中國科學院西安光機所青促會委員，《宇航學報》青年編委會委員。被聘為中國科學院大學碩士研究生導師，西北工業(yè)大學、西安交通大學校外碩士研究生導師，陜西省科技發(fā)展計劃評審專家、西安市科技局專家?guī)鞂＜摇?/p>

長期從事空間精密跟瞄與測量方向的研究，主持完成十余項國家重大科技任務。在國家科技重大專項等項目支持下，他帶領團隊突破多項空間精密跟瞄與測量“卡脖子”關鍵技術，攻克空間載荷在動平臺及多種干擾下無法高平穩(wěn)、高精度跟瞄難題，跟蹤精度達到國內(nèi)領先水平。