参与课程的师生在神舟系列飞船的发射塔架下合影。中国科大供图

■本报记者 王敏

“同学们，还记得你们在戈壁滩上看到的‘力箭一号’发射场景吗？今天我们讲的这个传热学公式，正是用来解决火箭尾焰高温防护问题的。”这个学期，中国科学技术大学（以下简称中国科大）工程科学学院热科学和能源工程系副教授龙林爽在他主讲的“传热学”课程上，多了一些这样的“开场白”。

之所以这样“开场”，是因为今年7月，中国科大首次将一门名为“航空航天热物理基础与应用”的暑期课程开到酒泉卫星发射中心。龙林爽作为主讲教师之一，与同事一起带领25名本科生跨越2000多公里，在发射塔架下完成了理论与国家重大工程的深度融合。

这是一门怎样的课程？为何要奔赴千里开课？它与龙林爽主讲的“传热学”又有怎样的关系？

书本上的公式“活”起来了

时间回到7月24日的那个清晨，在距离发射塔架数公里远的观测处，25名学生之一的陈新元屏息等待。“5、4、3、2、1，点火！”橘红色的火焰从“力箭一号”遥十五运载火箭底部喷薄而出，火箭拔地而起，直冲苍穹。

“轰鸣声没有让脚下的大地震动，却让我的耳朵和心脏一起震了起来。”陈新元说，那一刻，课本上原本冷冰冰的热力循环、燃烧与能量转化公式在眼前真实运作起来，化为磅礴的动力，将火箭送上了云霄。

“我们在学习‘工程热力学’时，会学到一个气体膨胀做功的公式。以前，我们虽然能将公式背下来，但总觉得抽象。然而，当火箭喷着火焰升空的那一刻，公式突然就有了画面感。”本科生林正阅说，那种“视觉和理论相互印证”的感觉是坐在教室里上课永远体会不到的。

刚结束大三课程、大四在读的姜新成补充道：“课堂学习时，‘工程热力学’和‘传热学’往往以控制体、能量守恒、导热、辐射等抽象概念呈现。但当这些理论与火箭发射任务紧密结合后，‘热’便不再只是一个物理量，而成了直接关系到发动机能否稳定工作、电子设备能否保持正常工作温度，以及发射任务能否圆满成功的重要因素。”

发射现场不仅让学生脑海中的概念“具象化”，也激活了他们的好奇心，提问一个接一个。

“火箭发射时掉落的碎片是什么？”“塔架导流槽如何防御火箭尾焰的高温剧烈炙烤？”“发射准备阶段如何精准维持液态燃料的温度与压力状态？”面对学生们的追问，龙林爽一一深入解答背后的知识点。

读懂热物理的工程分量

观看火箭发射仅是此次课程中的一环。

在发射中心的支持与组织下，学生们先后走访了东风烈士陵园、历史展览馆、“东方红一号”发射旧址、指挥控制中心、航天员生活区“问天阁”、蔬菜种植基地……

站在“东方红一号”发射旧址前，陈新元了解到一件让他倍感自豪的往事——我国于1970年发射的首颗人造地球卫星“东方红一号”的关键热控涂层，正是由他所在的热科学和能源工程系第二任系主任葛新石亲自主持研制的。

做出关键涂层的人竟是自己曾经的系主任！这样的“巧合”让陈新元十分感慨。除此之外，让他感叹的还有在参观过程中反复被讲解员提及的“‘两弹一星’精神”“载人航天精神”与“东风精神”。

“这些表述虽有不同，但我觉得内核高度一致，就是在戈壁深处，把每一件看似不起眼的事做到极致。而工程热物理不仅是复杂的公式，更是守护航天员安全、捍卫国家科技主权的坚固盾牌。”他说。

除参观走访外，酒泉卫星发射中心的专家也给他们带来了精彩的现场授课。

在授课中，专家们不但系统梳理了商业航天的发展现状，全面解构了商业火箭的燃料类型、发动机动力循环类型以及火箭发射与回收模式中的热力学循环、传热与气体动力学知识，还紧密结合“力箭一号”遥十五运载火箭与神舟二十二号应急发射真实案例，深度剖析了火箭发动机高温热防护、卫星热控、空间站微重力热力学分析及应急加注推进剂热管理等硬核课题。

龙林爽告诉《中国科学报》：“专家带来的都是第一手数据和一线实战经验，授课效果比单纯讲授书本更好，也能让学生切身感受到工程热物理理论在支撑商业火箭高密度发射与保障大国重器安全中的核心力量。”

“这次酒泉之行让我对基础理论学习的深远意义有了更深入的理解。”姜新成说，真正支撑航天工程可靠运行的并不是某一次灵感，而是一代代科研人员对基本规律的深刻理解、对工程数据的敬畏尊重，以及对每一个细节的反复验证。

“未来，我无论是否从事航天研究，都希望自己能保持这种系统思维和严谨态度，在理论分析与工程需求之间建立桥梁，逐渐形成解决复杂工程问题的能力。”他说。

找到“用武之地”

值得一提的是，这并不是中国科大热科学与能源工程系第一次组织学生赴酒泉观看火箭发射。事实上，早在2024年神舟十九号发射任务期间，就有4名学生在龙林爽的同事、中国科大热控和能量转化实验室副主任纪晓光的对接协调下前往现场观摩。此后，又有更多学生前往现场观看神舟系列发射。

“这样的研学效果自然很好，但也有遗憾。毕竟神舟发射多在学期中，学生匆匆看一眼后就必须返程。”为了弥补这一遗憾，龙林爽与同事商量后决定，利用夏季学期，将短期研学升级为标准化、学分制的正式教学课程，把单纯的“看热闹”转化为深度“看门道”。

这就是“航空航天热物理基础与应用”这门课的由来。

开设一门课程并不容易，从课程构思到申报获批，前后历时一年多。纪晓光先行对接酒泉卫星发射中心，获得了对方在教学场地与食宿保障上的全力支持；龙林爽同步提交开课材料。经过系内讨论、学院审批与学校教学委员会审核等流程，2026年4月，这门包含20理论学时、40实践学时的2学分专业选修课正式拿到了课程编号，具备了开课条件。

在教学体系中，这门课被精确定位为一座发挥衔接作用的“桥梁”。龙林爽解释道，中国科大学生大一主要学习通修课程，大二开始接触“工程热力学”等专业基础课程，大三深入学习“传热学”“流体力学”等专业核心课程。在专业学习初期，不少学生对学科的实际工程应用场景并不十分清楚。

这门暑期课程恰好开在了专业基础课程与专业核心课程衔接的关键节点上，能帮助学生提前了解学科在国家重大工程中的落地场景，实现“先见应用、再学理论”，为后续深度学习找准方向。

而这就为龙林爽主讲的“传热学”专业课提供了宝贵的教学资源。

“以往备课时，最让我头疼的就是怎样找到合适的工程典型案例，从而让学生理解公式究竟能解决何种现实问题。但在酒泉卫星发射中心，到处都是鲜活、硬核的工程实例，这为后续教学积累了丰富的实战素材。”龙林爽说。

在他看来，新工科教育的实质正是从国家重大需求出发，帮助学生找到“用武之地”，引导他们关注工程应用需求，有意识地规划未来发展方向；同时让学生认识到航空航天任务的极端复杂性，理解单一学科无法解决所有难题，从而学会主动开展跨学科交叉研究。

近年来，龙林爽所在的热科学和能源工程系紧扣国家重大战略需求，不断加大拔尖创新人才培养力度，力求构建涵盖传统能源、新能源与国防前沿的多元化人才培养体系。此次“航空航天热物理基础与应用”课程的实践，自然也成为相关培养体系建设的一部分。

“在这一夏季学期特色课程基础上，我们计划与中国酒泉卫星发射中心建立联合实践基地，开展更深层次的教学和科研合作。”龙林爽表示，从空间场域的突破到教学内容的解构，他们希望通过这场戈壁深处的教学实践，为新工科背景下专业课程建设探索出一条新路径。