开启飞船“上帝视角”，还有专属小行星，青岛这所高校深度参与我国航天事业

半岛全媒体记者 王丽平

11月4日，神舟十八号载人飞船成功返回地球，在这令人兴奋的消息背后，离不开众多科研人员搭建的保障系统。其中，青岛理工大学山东省空间碎片监测与低轨卫星组网重点实验室利用三维可视化技术，实时呈现飞船运行轨道、位置、姿态以及载荷等信息，“就像为地面指挥人员安上了一双观测飞船的眼睛。”

11月4日，记者来到青岛理工大学，听实验室科研人员讲述他们深度参与我国航天任务的故事。

每秒处理8G数据

在青岛理工大学山东省空间碎片监测与低轨卫星组网重点实验室内，有一面巨大的弧形屏幕，通过屏幕可以展示飞船在太空中沿轨道飞行的状态。

“我们看到的飞船在太空中飞行的画面，就是通过我们的深空探测实时三维可视化系统来实现的。”山东省空间碎片监测与低轨卫星组网重点实验室博士卢石磊说。

他介绍，航天器发射到太空后，飞船的空间飞行状态是难以被直接观测到的。“在4日凌晨返回的神舟十八号载人飞船，利用我们的系统可以将远在万里之遥的航天器在轨状态放到大屏幕上，呈现在地面决策人员面前，这样能为地面人员提供更好的决策依据。”

“虽然我们看到的只是一个画面，但在这个画面背后却蕴含着巨大的数据量。”卢石磊说，在航天器运行过程中，会实时回传飞行器的测控数据，如航天器轨道数据、姿态数据以及运行状态数据等，每秒回传到地面的数据有8G数据，三维可视化平台可以将这些数据在0.1秒内进行“实时翻译”，驱动北京航天飞行控制中心屏幕上的飞船模型调整位置与姿态，让地面控制人员可以在第一时间看到飞船“实况”。

卢石磊介绍，除此之外，飞船速度是否与空间站核心舱同步，交互对接时对解锁旋转是否正常等，这些在系统内都能显示。

据介绍，没有这套系统之前，地面控制人员主要通过数据来推测飞行器的运行情况，回传回来的都是数字，如距离地球的高度等，而现在就可以看到画面了。

“我们这个系统已经是一个完善的系统，根据每次任务特点会对系统进行调整就可以。”

助力我国首次进行月球表面地形建立

除了参与载人航天工程，山东省空间碎片监测与低轨卫星组网重点实验室还在探月工程中也有深入参与。

卢石磊介绍，2013年，嫦娥三号首次落月，落月后，要进行环着陆器运行，在此之前，要为玉兔号月球车制定一个路径规划，“这个路径规划也是我们的系统制定的。”

“这个地形建立难度很大。”卢石磊说，玉兔号在月球扫描后，将数据回传地面，回传到地面的数据主要是卫星图片，要求他们在最少的时间依据这些数据将地形建立。

卢石磊说，月球表面凹凸不平，且表层有厚达30厘米的月壤，地形建立至关重要。

“地面操控人员要根据地形规划路径，月球表面有很多凹坑，那系统里显示就要是凹坑，如果系统出现错误，地面操控人员根据错的地形就可能做出错误的规划，影响探月工程。”卢石磊说，回传回来的数据量很大，最终他们利用最短时间就做出地形建立，在系统内同比例显示月球表面地形，为玉兔号月球车的路径做了重要参考。

“这是我国首次为月球表面在玉兔号月球车视线可及范围内首次进行地形建立。”卢石磊说。

未来将主攻空间小碎片监测

说到这套系统，不得不提创始人、团队学术带头人赵正旭教授，“这套系统就是以他原本的70万行代码为基础研发出来的。”山东省空间碎片监测与低轨卫星组网重点实验室博士李文博说。

赵正旭工作中

赵正旭是我国1977年恢复高考后的首批大学生，后来踏上了前往英国的学习之路，成为我国较早开展航空领域计算机研究的学者之一。回国后，于2008年牵头组建了创新团队，开始了航天测控可视化技术攻关中。

面对像天书一样的轨道数据，赵正旭和团队成员迎难而上，在实验室开始了航天技术攻克。

最终研发的深空探测实时三维可视化系统及地外遥操控作业平台，打破了国外对我国的技术封锁，为我国载人航天、深空探测、探月工程及空间站建设提供了精确实时的三维可视化技术手段。

山东省空间碎片监测与低轨卫星组网重点实验室执行主任郭阳介绍，这套系统能在地面将各类航天工程测控任务三维、立体、实时地加以还原，填补了国内该领域的科研空白，相关指标达到国际领先水平。目前已经广泛、深度参与了载人航天工程“天宫”系列、“神舟”系列和空间站建设、探月工程“嫦娥”系列、火星探测“天问一号”任务等多个国家重大航天工程。

赵正旭于2021年荣获“齐鲁最美教师”称号。

“我们学校在空间信息领域形成完整本硕博人才培养体系，以英国皇家学会工艺院院士、长江学者特聘教授、北京航天飞行控制中心特聘专家赵正旭领衔，形成以院士引领、泰山学者领衔、60多位青年学者组成的实验室团队。”山东省空间碎片监测与低轨卫星组网重点实验室执行主任郭阳介绍，学校目前共承担53次航天工程任务，鉴于学校在历次航天工程任务的贡献，2023年12月，国际天文学联合会将11139号小行星命名为“青岛理工星”，成为山东省属高校中首次拥有专属小行星命名的高校。

郭阳介绍，下一步，实验室将主要开展对太空小于10cm的空间小碎片进行监测，“这项工作在国内还没有成熟的平台来监测，目前主要通过陆基天文观测设施实现，只能观测到10cm以上的碎片，我们希望在这方面能有更大的突破，为祖国的航天事业继续贡献力量。”