1940年7月19日，龚惠兴出生于上海市浦东新区。
1958年7月，龚惠兴毕业于上海市东昌中学，9月进入中国科学技术大学自动化系自动控制理论专业学习。
1963年7月，龚惠兴从中国科学技术大学毕业。9月进入中国科学院自动化研究所，就读自动控制专业研究生。
1967年年底，龚惠兴从中国科学院自动化所研究生毕业。
1968年1月，龚惠兴分配到中国科学院上海技术物理研究所工作，先后担任航天遥感室主任、副所长、总工程师、研究员

从自动化理论转向航天光电遥感，这条跨界之路一走便是数十年。早期他埋头攻坚红外地平仪，这套精密器件后来装上同步轨道通信卫星，充当卫星在太空稳住姿态的感知眼睛，填补国内卫星姿态传感技术的空白 。

风云一号气象卫星启动研制的那段岁月，科研条件简陋得超出想象。肝炎发作住院休养一段时间，身体还没恢复，他就急着回到项目一线。害怕传染同事，索性躲进楼道角落狭小的储藏室办公，虚弱到爬一层楼梯都要停下来喘息，化验单悄悄藏起来，不肯上报病情拖累整个团队。整整七年带病攻坚，终于拿出国内首台星载扫描辐射计，也就是风云一号的太空慧眼。研发途中他大胆提出增设海洋观测通道的方案，一个小小的改动，直接让国内卫星同步具备气象监测与海洋水色观测双重能力。后续迭代的十通道辐射计装上卫星之后，性能获得联合国世界气象组织认可，正式纳入全球业务使用序列，中国气象卫星就此拿到国际入场券 。

载人航天工程起步阶段，他接过神舟飞船应用系统首任总设计师的重担。从零搭建整套空间科学试验体系，统筹对地遥感观测、微重力实验、空间环境探测多条技术路线。带队研制的蛋白晶体生长设备送上飞船，完成国内首次太空微重力结晶试验，为生物医药研究开辟全新的试验场景。神舟三号搭载的中分辨率成像光谱仪顺利在轨试验成功，又一次刷新国内空间光谱探测的技术高度。

后来他执掌863航天遥感领域的科研规划，统筹国内多方科研力量布局光学、微波遥感多条赛道，不再局限于单一设备研发，而是着眼整个行业长远布局。手握多项国家科技进步大奖，后来当选工程院院士，即便荣誉加身，依旧奔走在科研与育人两条战线，先后在中科大、同济承担学院管理与授课工作，源源不断培养航天遥感领域的后继人才。

很多科研工作者做完一项重大成果便停下脚步安享功名，龚惠兴不一样。卫星姿态器件、气象卫星载荷、载人航天试验、前沿遥感规划，一场接着一场硬仗，一辈子扎根在航天应用这条冷门长线赛道。他做的工作大多是看不见的底层硬件与方案规划，没有光鲜的曝光，却实实在在撑起我国空间对地观测事业的根基。

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