实时精准展示飞行器状态!神舟十二号“问天” 青岛理工大学航天可视化团队再护航

2021-06-17 15:03 大众报业·半岛网阅读 (28614) 扫描到手机

半岛全媒体记者 刘金震

神舟十二号载人飞船正式出征,浩瀚太空必将留下更多中国足迹。在青岛理工大学复杂网络与可视化研究所,航天可视化团队自主研发的深空探测三维实时可视化技术再次披挂上阵,将神舟十二号航天器拉近到地面控制人员眼前,实时精准展示飞行器的运行轨道、姿态以及位置等信息,继续为祖国航空航天事业发展贡献高校力量。

久经考验从台前转到幕后

在青岛理工大学黄岛校区,一幢三层高的实验楼里,有一层大门却紧闭。整个楼层看起来普普通通,但24小时无死角监控中,处处可见的航空航天元素,似乎诠释着科研人员忙碌的背后,正是与航空航天密切相关的事业,这里便是青岛理工大学复杂网络与可视化研究所。在神舟十二号升空的重大历史时刻,团队成员张庆海老师特意开了一堂思政课,与学生一起关注飞船发射进展,近距离感受祖国在航天事业上的跨越。与此同时,团队自主研发的技术正在为神舟十二号护航,掩不住的兴奋和激动写在师生脸上。

自2011年神舟八号飞船发射升空,到神舟十一号飞船顺利返回,这支团队从未缺席,利用深空探测三维实时可视化系统和技术,保障了历次航天任务的顺利完成。团队的郭阳老师清晰记得,神舟八号发射飞行控制与指挥任务是深空探测三维实时可视化系统首次在国家载人航天工程中进行应用,前期经历了无数次联调测试,在飞船正式发射升空的那一刻,航天可视化团队所有任务参加成员还是异常兴奋和紧张,但是背后也透露着一份自信。

此后的十余年间,航天可视化团队参与执行了近30次航空航天工程、探月工程以及深空探测工程任务,深空探测三维实时可视化系统的可靠性不断得到验证,在工程任务中发挥关键作用。郭阳老师告诉记者,从神舟十一号到神舟十二号,时隔五年,这一刻他们满怀期待。就在前几天,郭阳恰好到北京出差,特意到了一趟北京航天城,与现场技术人员沟通,了解了神舟十二号任务可视化系统的运转情况。“技术是我们团队研发的,恰逢建党100周年执行如此重要的航天任务,心里除了紧张,更多的是激动,相信此次任务一定能圆满成功。”

实时呈现飞行器运行姿态

记者了解到,复杂网络与可视化研究所成立于2008年,团队由长江学者赵正旭教授领衔,服务国家载人航天、探月工程以及深空探测工程。由航天可视化团队研发的深空探测三维实时可视化技术,为此次神舟十二号载人飞行任务提供关键技术支持和工程保障,也再一次把世人目光聚焦于高校力量,更聚焦在这支略显神秘的科研团队上。

神舟八号飞船太阳帆板展开过程的实时可视化

航天可视化团队研发的深空探测三维实时可视化技术和系统,主要应用于飞船的发射飞行控制与指挥。团队成员张庆海老师告诉记者,在火箭发射升空之后,地面控制人员无法通过肉眼观测飞船在地球上空的运行情况,神舟十二号载人飞船飞行过程中,会以每秒8G的传输速度向地面传输飞船测控数据。在变幻莫测的太空环境以及远距离控制条件下,实时精准的数据解析对于地面控制人员的精准控制尤为重要。

深空探测三维实时可视化技术完全依靠真实数据驱动,对海量测控数据进行实时精准解析,将飞船的运行轨道、姿态以及位置信息等实时呈现,远在太空的飞行器,立刻被“拉近”到北京航天飞行控制中心指挥大厅屏幕上,实现了航天器整个飞行过程的三维实时可视化,为地面控制人员的精准控制和决策提供依据。

自主研发倾注了几代人心血

作为航天可视化团队的领军人物,赵正旭教授一直心系航天。记者了解到,上世纪九十年代,赵正旭教授在国外留学期间,立志为祖国航天事业做出贡献,俯身钻研,耗时16年时间,独立开发了一套太空电子沙盘系统(深空探测三维实时可视化系统原型),为当时人类已知的天体建立三维数字模型,百万星体,浩瀚数据,赵正旭教授呕心沥血,完全自主研发成为系统的一大看点。

进入20世纪,国家大力开展载人航天与探月工程,面对祖国航天事业的需要,当时在国外已经获聘终身教授的他,毅然决定回国投身航空航天事业。张庆海老师说,当时赵正旭教授带领团队全部人员扑上去,前前后后用了一年多时间,才把整个深空探测三维实时可视化系统研发成型,多年来一直在根据工程任务的特点进行优化改进,倾注了团队师生两代人的心血,赵正旭教授也从一个意气风发的留学少年变成满头银发的花甲老人。

等待下一次任务贡献青岛力量

十多年的时间,复杂网络与可视化研究所航天可视化团队此前先后参与并圆满完成多项国家载人航天、探月工程以及深空探测工程任务,主要包括载人航天工程天宫一号与神舟八号、神舟九号、神舟十号交会对接可视化飞行控制与指挥任务,天宫二号与神舟十一号、天舟一号交会对接可视化飞行控制与指挥任务,天舟二号货运飞船与天和核心舱交会对接可视化飞行控制与指挥任务,探月工程嫦娥二号、嫦娥三号、嫦娥五号T1飞行试验器、嫦娥四号以及嫦娥五号的可视化飞行控制指挥与遥操作操控任务,以及天问一号火星探测任务。

神舟十号与天宫一号交会对接过程的实时可视化

张庆海老师说,尽管团队在航天可视化领域取得一定成果,研发的可视化技术已经走在世界前列,但是仍会不忘初心,牢记使命,一如既往的走下去,继续积蓄力量,不断对系统进行完善改进,为祖国的航天事业发展贡献出更多的青岛力量和智慧。

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