【产学研视点】力学为基赋能星际航行学院，筑就深空探索人才高地
当人类从近地轨道投向更远的深空，星际航行不再是科幻叙事中的想象，而是需要硬核科学支撑的现实探索。2025年11月，中国科学院大学星际航行学院的成立，为这份探索注入了核心人才引擎。在这所承载着深空梦想的学府中，力学作为贯穿始终的基础学科，如同隐形的骨架，支撑起航空宇航、行星科学等多学科的融合发展，成为培育顶尖探索人才的核心根基。从课程体系的构建到实践平台的搭建，力学原理的渗透与应用，正在重塑星际航行人才的培养逻辑，为人类迈向星辰大海筑牢基石。
力学：星际航行学科体系的核心锚点
星际航行学院构建的14个一级学科/专业类别课程体系，看似覆盖领域广泛，实则均以力学为底层逻辑相互串联。航空宇航科学与技术、行星科学的前沿突破，本质上都是力学原理在极端环境下的延伸与应用。学院在既有课程基础上新增的22门核心课程，更是将力学与星际探索的核心需求深度绑定，让每一门课程都成为力学知识落地的载体。
动力推进：力学驱动星际跨越的核心引擎
星际动力与推进原理课程，是力学在星际航行中最直接的应用体现。脱离地球引力束缚、跨越行星间的浩瀚距离，核心命题始终围绕力与运动的平衡展开。航天器的推进系统设计，本质上是对牛顿运动定律的精准运用——通过喷射工质产生反作用力，为航天器提供持续的速度增量，突破不同天体的引力壁垒。
在深空环境中，传统化学推进的局限性逐渐显现，对新型推进技术的需求倒逼力学理论的创新。无论是离子推进、等离子体推进等电推进技术，还是基于引力弹弓效应的轨道优化，都离不开力学的支撑。电推进技术通过电场加速带电粒子产生推力，虽瞬时推力微弱，但凭借极高的比冲实现长期加速，其设计需精准计算粒子受力与速度增量的关系，平衡推力效率与能源消耗。引力弹弓效应则巧妙借助行星引力场，将天体力学与轨道动力学结合，通过航天器与行星的相对运动实现速度增益，无需额外消耗燃料，这种“以力借力”的模式，正是力学智慧在深空航行中的极致体现。
星际航行学院的课程将这些前沿推进技术与力学原理深度融合，不仅讲解经典力学公式，更聚焦极端环境下的力学特性变化。真空、低温、强辐射的深空环境，会改变推进系统的材料力学性能，影响推力输出的稳定性。课程通过拆解推进系统的力学设计难点，引导学生建立“原理-设计-优化”的思维体系，让力学知识成为突破推进技术瓶颈的钥匙。
环境感知：力学解码深空环境的底层逻辑
星际航行环境感知与利用课程，背后是力学对深空环境的精准解读。航天器在星际航行中面临的空间环境复杂多变，从地球大气层的气动阻力，到行星表面的地形起伏，再到星际空间的微引力场，每一种环境都需要通过力学原理进行感知与适配。
航天器的姿态控制，是环境感知与力学应用的核心结合点。在无大气的深空环境中，航天器无法依赖空气动力调整姿态，只能通过动量轮、反推发动机等装置，基于角动量守恒定律实现姿态稳定。这就要求设计者精准计算航天器的转动惯量，预判外部力矩对姿态的影响，通过微小推力的精准施加，抵消引力梯度力矩、太阳辐射压力矩等干扰，确保航天器始终保持预设姿态。
行星表面环境的感知，同样离不开力学工具。行星表面的重力加速度、土壤力学特性，直接决定了探测器的着陆方式、移动能力与探测范围。通过力学传感器获取行星表面的压力、振动数据，可反推土壤的承载能力与颗粒特性，为着陆器的缓冲结构设计、火星车的轮系结构优化提供依据。例如，低重力环境下的土壤力学特性与地球存在显著差异，颗粒间的粘聚力与内摩擦角变化，会影响火星车的行驶稳定性，这就需要通过力学分析建立适配模型，确保探测设备在复杂地形中高效移动。
行星动力学：力学勾勒天体运行的规律图景
行星动力学与宜居性课程，将力学视野从航天器延伸至天体本身。宇宙中的行星并非孤立存在，其运行轨迹、引力场分布、自转与公转规律，均遵循天体力学的基本法则。开普勒定律与牛顿万有引力定律，构建了行星动力学的核心框架，也是星际航行轨道设计的理论基础。
行星的宜居性评估，本质上是力学环境与生命生存条件的匹配分析。行星的重力加速度决定了生命体的受力状态，影响生物形态与生理结构的演化；行星的自转周期与公转轨道，通过改变引力潮汐作用、昼夜温差等力学与物理环境，间接影响宜居性。学院课程通过力学原理拆解行星的运行规律，引导学生从引力场分布、潮汐力作用等角度，分析行星宜居性的核心条件，为地外生命探索与行星基地建设提供理论支撑。
行星际轨道的设计与优化，完全依赖行星动力学的精准计算。不同行星的公转速度、轨道倾角存在差异，航天器的转移轨道需要在多重引力场的叠加影响下，找到能量最优路径。霍曼转移轨道作为经典的行星际转移方案，通过椭圆轨道的巧妙设计，以最小的速度增量实现航天器在不同行星轨道间的转移，其核心正是天体力学与轨道力学的结合应用。星际航行学院的课程将这些理论与实际轨道设计结合，让学生掌握从地球到目标行星的轨道规划逻辑，理解力学规律对星际航行路线的决定性作用。
交叉融合：力学串联多学科的创新纽带
星际航行的复杂性，决定了单一学科无法应对全部挑战。学院课程体系实现的科学、技术与应用深度融合，本质上是以力学为纽带，串联起不同学科的专业能力。星际社会学与治理等看似与力学无关的课程，其背后也隐含着力学的影响——地外基地的建设需要考虑结构力学、重力环境对社会生活的影响，不同天体的力学环境会塑造独特的生存模式与社会形态。
例如，地外基地的建筑结构设计，需适配目标天体的重力加速度与地质力学特性。低重力环境下，建筑结构无需承受地球表面的巨大荷载，可采用更轻质的材料与更开放的结构，但同时需应对引力梯度带来的结构稳定性问题；行星表面的地质构造，如断层、熔岩地貌，会影响基地的选址与基础结构设计，需通过地质力学分析评估场地安全性。这种多学科的交叉融合，让力学从基础学科升级为跨领域创新的核心纽带，培养学生的综合应用能力。
实践平台：力学知识落地的沉浸式载体
理论知识的价值，最终需通过实践转化为探索能力。星际航行学院依托怀柔科学城现有平台，新建的6个特色实践平台，为力学知识的落地提供了沉浸式场景。这些平台以模拟真实深空环境为核心，让学生在实践中感受力学原理的应用，锤炼解决实际问题的能力。
模拟平台：复刻深空力学环境的试验场
无人机智能巡飞模拟平台，看似聚焦无人机技术，实则是低空与近地力学环境的模拟试验场。无人机的巡飞姿态、动力输出、避障策略，均依赖流体力学与空气动力学的原理。在模拟平台中，学生可通过调整无人机的气动布局、动力参数，观察不同力学条件下的飞行状态，优化巡飞路径与控制算法。这种模拟训练，既能强化空气动力学知识，又能为星际探测器的低空巡飞技术积累经验——地外行星的大气环境（若存在）与地球不同，其气动特性的差异需要通过模拟试验提前预判，力学分析能力正是应对这种差异的核心。
空间科学卫星全流程教学实践平台，为学生提供了航天器从设计、制造到测试的全链条实践机会。卫星的结构设计、轨道调整、载荷部署，每一个环节都离不开力学的支撑。卫星的承力结构需满足发射阶段的振动、冲击力学环境，同时适配在轨的微重力环境；卫星的太阳翼展开、载荷释放等机构动作，需通过力学计算确保运动精度与可靠性。在平台实践中，学生可参与卫星结构的力学仿真与试验，通过调整材料、优化结构，提升卫星对复杂力学环境的适应性，将理论力学知识转化为工程实践能力。
天地协同平台：构建力学应用的全场景闭环
星际航行天地协同实验教学与创新平台，打破了地面模拟与空间实际环境的壁垒，构建起力学知识应用的全场景闭环。深空探索任务中，地面控制中心与航天器的协同，核心是力学参数的精准传递与调整。航天器在轨遭遇的力学干扰，如太阳辐射压力、微流星撞击，需要地面团队通过力学分析预判影响，制定调整策略；地面模拟试验获取的力学数据，需与在轨实际数据对比校准，优化力学模型与设计方案。
在该平台中，学生可参与天地协同的力学试验项目，例如通过地面模拟微重力环境，测试航天器机构的运动性能，再与在轨试验数据对比，分析重力环境对机构动作的影响。这种实践模式，让学生理解地面力学模拟与深空实际环境的差异，掌握数据校准与模型优化的方法，培养应对复杂力学问题的实战能力。平台依托中科院的科研资源，让学生有机会接触前沿力学试验设备，如原子力显微镜、力学仿真软件，提升专业工具的应用能力。
实践赋能：锻造力学应用的复合型人才
6个特色平台的搭建，本质上是为了让学生在沉浸式环境中，建立“力学原理-工程设计-实践验证”的完整思维链条。星际航行面临的力学问题无先例可循，如深空探测中的极端温度与微重力叠加环境、地外行星表面的复杂力学特性，都需要创新的力学解决方案。平台为学生提供了探索这些未知问题的机会，鼓励学生通过试验与仿真，突破传统力学应用的边界。
例如，在模拟地外基地建设的实践项目中，学生需要结合结构力学、材料力学与行星重力环境，设计基地的建筑结构与防护体系，既要保证结构在低重力环境下的稳定性，又要抵御微流星撞击、极端温差带来的力学冲击。这种实践任务，要求学生整合多学科知识，灵活运用力学原理解决复杂问题，最终锻造出兼具理论深度与实践能力的复合型人才。
院士引领：锚定力学赋能的人才培养方向
星际航行人才培养专项教学与培养指导委员会的成立，为学院的人才培养指明了方向。王赤院士、朱俊强院士、底青云院士等顶尖专家的引领，确保了力学在人才培养中的核心地位，也让学院的课程与实践始终贴合国家深空探测战略的核心需求。
院士团队凭借在空间科学、地质地球物理等领域的深厚积累，深刻把握力学在星际航行中的前沿应用方向。在他们的指导下，学院课程不仅涵盖经典力学理论，更融入了前沿力学研究成果，如细胞核力学感知机制、低重力环境下的生物力学特性等，拓宽学生的学术视野。同时，院士团队带来的重大科研项目资源，让学生有机会参与实际深空探测任务中的力学问题研究，如航天器结构优化、行星力学环境探测等，在实战中提升专业能力。
指导委员会的统筹协调，进一步强化了力学与多学科的融合培养。院士团队基于国家深空探测战略需求，明确了人才培养的核心目标——不仅要掌握扎实的力学理论，更要具备跨学科应用能力与创新思维。在这种指导理念下，学院的课程与实践形成闭环，通过力学串联起航空宇航、行星科学、社会学等多领域知识，培养出能够应对星际航行复杂挑战的顶尖人才。
力学赋能：重塑深空探索人才的核心素养
星际航行学院的人才培养，本质上是力学素养与探索能力的双重塑造。力学不仅是一门学科知识，更一种认识世界、解决问题的思维方式——从力与运动的关系出发，精准分析复杂系统的运行规律，找到核心矛盾与解决方案。这种思维方式，正是深空探索人才不可或缺的核心素养。
严谨的逻辑思维：力学培养的核心能力
力学理论的严谨性，决定了其对逻辑思维的极致要求。从牛顿运动定律到天体力学方程，每一个结论都建立在严格的逻辑推导与数学证明之上。星际航行学院的课程通过力学原理的讲解与应用，培养学生严谨的逻辑思维能力——面对复杂的深空环境，能够从力学角度拆解问题，建立物理模型，通过精准计算与分析，找到解决方案。
在星际航行中，任何微小的力学计算误差都可能导致任务失败。航天器的轨道调整、推进系统的推力控制、着陆器的缓冲设计，都需要精确到小数点后多位的力学参数。这种对精度的极致追求，让学生在学习与实践中养成严谨细致的思维习惯，为未来参与重大深空探测任务奠定基础。
跨学科整合能力：力学搭建的知识桥梁
如前文所述，力学作为交叉学科的核心纽带，能够帮助学生整合不同领域的知识。星际航行学院的培养模式，让学生在掌握力学理论的同时，理解力学与航空宇航、行星科学、材料科学、生物科学等学科的关联，具备跨学科整合能力。
例如，在设计地外行星探测器时，学生需要结合流体力学（气动布局）、材料力学（结构设计）、生物力学（适应低重力环境）、天体力学（轨道规划）等多领域知识，通过力学原理将这些知识串联起来，形成完整的设计方案。这种跨学科整合能力，能够让学生应对星际航行中的复杂挑战，成为兼具广度与深度的复合型人才。
创新突破思维：力学驱动的探索动力
深空探索面临的诸多力学难题，尚无成熟解决方案，需要人才具备创新突破思维。星际航行学院的课程与实践，鼓励学生挑战传统力学应用边界，探索新型力学解决方案。例如，在推进技术领域，探索基于新型材料的推力系统，提升推进效率；在结构设计领域，研发适配极端力学环境的新型材料与结构形式；在生物力学领域，研究低重力环境对人体的影响，设计高效的防护与锻炼方案。
力学的发展本身就是一部创新史，从经典力学到相对论力学、量子力学，每一次突破都推动了人类对宇宙的认知。星际航行学院以力学为核心的培养模式，让学生站在力学前沿，激发创新思维，为深空探索技术的突破提供源源不断的智力支持。
未来展望：力学护航人类迈向深空的脚步
星际航行学院的成立，是中国深空探测人才培养的里程碑，而力学作为核心赋能学科，将在未来的人才培养与技术突破中发挥越来越重要的作用。随着嫦娥系列、天问系列等重大任务的持续推进，以及载人登月、火星基地建设等目标的逐步落地，对掌握力学原理与星际航行技术的复合型人才需求将持续增长。
从课程体系中的理论积累，到实践平台中的能力锤炼，再到院士团队的方向引领，星际航行学院正在构建起以力学为核心的人才培养体系。这里培养的学生，将带着扎实的力学知识与创新思维，投身于航天器设计、轨道规划、行星探测、地外基地建设等核心领域，破解深空探索中的力学难题。
未来，当人类的航天器驶向更远的行星，当地外基地在异星土壤上落地生根，背后必然有星际航行学院培养的人才身影，有力学原理的坚实支撑。力学不仅是这所学院的基础学科，更是人类迈向星辰大海的钥匙。星际航行学院以力学为基，筑就的不仅是深空探索的人才高地，更是人类探索宇宙的未来希望。
在力学的赋能下，星际航行的梦想正逐步照进现实。每一位从这所学院走出的人才，都将成为力学原理的践行者与创新者，带着对宇宙的敬畏与好奇，推动人类的探索脚步跨越太阳系，走向更浩瀚的星际空间。而星际航行学院，也将凭借力学为核心的培养优势，成为全球深空探索人才培养的标杆，为人类文明的星际延伸注入不竭动力。