報道時間：2023-04-24
媒體來源：掌上青島
青島理工大學研究團隊打造實時三維可視化系統，參與40余次航天任務
0.1秒內“翻譯”數據，讓宇宙深空“觸手可及”
今年4月24日是第八個“中國航天日”。青島理工大學機械與汽車工程學院教授趙正旭從事航天科技領域研究已30余年。以他為核心，青島理工大學機械與汽車工程學院復雜網絡與可視化研究團隊與國家航天局共建了空間碎片監測與低軌衛星組網聯合實驗室，打造了一套集實時仿真控制、數據處理和信息可視化功能于一體的航天測控實時可視化系統平臺及技術規范。
這套系統能在地面將各類航天工程任務三維、立體、實時地加以還原，填補了國內該領域的科研空白，相關指標達到國際領先水平，已經廣泛、深度參與了載人航天工程“天宮”系列、“神舟”系列和空間站建設、探月工程“嫦娥”系列、火星探測可視化任務“天問一號”等多個國家重大航天工程，累計參與各項航天任務40余次，為我國航空安全提供了技術支持與保障。
趙正旭是我國1977年恢復高考后的首批大學生，后來“跨專業”踏上了前往英國的學習之路，成為我國較早開展航空領域計算機研究的學者之一。回國后，他于2008年牽頭組建了創新團隊，一頭扎進了航天測控可視化技術攻關中。
當時，國內航天測控可視化技術剛剛起步，技術和人才基礎都非常薄弱。團隊成員、青島理工大學副教授張慶海告訴記者，組建初期，多數成員從來沒有接觸過可視化技術，軌道根數、姿態四元數等航天術語對他們來說就像“天書”一樣。就是在這種情況下，團隊接到了為中國首次火星探測計劃“螢火一號”發射任務護航的任務。
“那是個炎熱的夏天，實驗室處于擴建階段，還在連接電纜，空調無法開放。”張慶海回憶道，“夜晚相對涼快，工作效率也高，我們經常通宵做實驗，在‘桑拿天’里守著幾臺上千瓦的工作站夜以繼日干了兩個多月。”我國航天航空第一個三維可視化平臺的原型系統就這樣誕生了，成功為“螢火一號”的發射提供了護航保障。
為“螢火一號”護航成功后，服務“嫦娥二號”的任務接踵而至。趙正旭“上陣”編碼，帶領團隊用半年時間完成可視化平臺的建立和調試。“嫦娥二號”成功發射當天，其飛天繞月之旅的每一個動作、每一個狀態都實時、準確、直觀地呈現在北京航天飛行控制中心巨幅屏幕上，萬千觀眾對“飛天”有了更直觀的感受。
這次護航任務的成功標志著我國在航天可視化領域徹底擺脫了對國外平臺的依賴，核心技術達到國際領先水平。現在，“嫦娥二號”發射現場的工作照片仍舊掛在趙正旭辦公室最顯眼的地方，提醒著他不忘砥礪奮進的報國初心。
多年來，趙正旭帶領團隊開展了系統研究，實現了宇宙深空“觸手可及”。目前相關成果實現了對航天器軌道、位姿等海量動態測控數據的實時處理與推送以及對陸、海、空、天基測控數據的精確處理和太空物體的實時渲染，不僅能實現對航天器任務全過程的實時可視化，還能對宇宙空間和已知天體進行展示。
空間碎片監測與低軌衛星組網聯合實驗室（青島理工大學）研究團隊
以護航“載人飛船”任務為例，團隊成員、青島理工大學副教授郭陽告訴記者，飛船在空間飛行狀態是難以被直接觀測到的，三維可視化平臺可以將飛船飛行過程中產生的海量數據在0.1秒內進行“實時翻譯”， 并驅動控制中心屏幕上的飛船模型調整位置與姿態，讓地面控制人員可以在第一時間看到飛船“實況”。“這項技術就像飛船的‘眼睛’，可以讓它以更好的姿態進行運行。”郭陽表示。
現在，青島理工大學聯合東方航天港海上發射團隊申報的“山東省空間碎片監測與低軌衛星組網重點實驗室”已獲批立項建設，團隊正瞄準航天工程數字孿生與遙操作、空間碎片監測與態勢分析、低軌衛星組網控制與數據處理等方面開展研究。
團隊將繼續聚焦“航天強國”戰略需求，打造國內領先的空間碎片監測與低軌衛星組網實驗室，服務于國家載人航天、深空探測工程和海上發射等航天任務。（青島日報/觀海新聞記者 耿婷婷）
青島日報2023年4月24日2版
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