報道時間：2024年11月28日
媒體來源：大眾新聞
【編者按】大眾新聞客戶端重磅推出“行動派·院士訪談”大型融媒報道欄目，邀請院士緊扣三中全會精神，結(jié)合山東實踐，深度解析各領(lǐng)域高質(zhì)量發(fā)展，從而匯聚各方智慧力量，一起來做“行動派”。本期采訪俄羅斯自然科學(xué)院院士、英國皇家學(xué)會工藝院院士、山東省空間碎片監(jiān)測與低軌衛(wèi)星組網(wǎng)重點實驗室首席科學(xué)家、高端裝備數(shù)字孿生與可視化遙操作山東省工程研究中心技術(shù)帶頭人趙正旭。
【院士檔案】趙正旭，1960年2月生，山東青島人，俄羅斯自然科學(xué)院院士，英國皇家學(xué)會工藝院院士（FRSA），主要從事航天測控、空天信息工程、計算機(jī)科學(xué)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)及應(yīng)用等方面的研究，研制的TDS深空探測系統(tǒng)，是國內(nèi)唯一的航天測控可視化飛行控制與指揮系統(tǒng)，近年來先后參加50余次國家載人航天、探月工程及深空探測工程的實時可視化飛行控制與指揮任務(wù)。
完善推動新一代信息技術(shù)、人工智能、航空航天、新能源、新材料、高端裝備、生物醫(yī)藥、量子科技等戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策和治理體系，引導(dǎo)新興產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展。
──《中共中央關(guān)于進(jìn)一步全面深化改革 推進(jìn)中國式現(xiàn)代化的決定》
探索浩瀚宇宙，發(fā)展航天事業(yè)，建設(shè)航天強(qiáng)國，是我們不懈追求的航天夢。隨著航天科技的不斷創(chuàng)新，中國的“問天之路”正越走越深遠(yuǎn)。近日，圍繞航天測控核心技術(shù)攻關(guān)、空天信息發(fā)展的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)以及年輕科研人才培養(yǎng)等，大眾日報·大眾新聞記者專訪了俄羅斯自然科學(xué)院院士、英國皇家學(xué)會工藝院院士、山東省空間碎片監(jiān)測與低軌衛(wèi)星組網(wǎng)重點實驗室首席科學(xué)家、高端裝備數(shù)字孿生與可視化遙操作山東省工程研究中心技術(shù)帶頭人趙正旭。
飛船在太空軌道上運行，而太空中又沒有架設(shè)攝像機(jī)，地面控制人員是如何在第一時間看到飛船飛行實況，如何知道它的飛行姿態(tài)、角度的呢？普通大眾在直播中看到的飛行、交互對接等畫面又是來自哪里呢？
青島理工大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院教授趙正旭帶領(lǐng)團(tuán)隊研發(fā)的深空探測實時三維可視化系統(tǒng)，回答的正是這一問題。
“飛行器運行過程中有軌道，但是通過數(shù)學(xué)算出來的理論軌道與實際運行軌道有誤差，它的姿態(tài)、角度、位置會發(fā)生偏離。就像我們開車需要看導(dǎo)航畫面一樣，地面控制人員也需要看到實時畫面來調(diào)整飛行器的狀態(tài)，所以我們就研發(fā)出了深空探測實時三維可視化系統(tǒng)。”趙正旭給出了一個形象的解釋，“雷達(dá)、光學(xué)相機(jī)等實時傳回的數(shù)據(jù)，我們的系統(tǒng)可以在0.1秒內(nèi)進(jìn)行‘實時翻譯’，形成畫面。”
這樣一套猶如為我們開啟“萬能視角”的航天測控技術(shù)，曾是我國航天事業(yè)的一個“卡脖子”技術(shù)問題。“在沒有這套系統(tǒng)之前，地面控制人員只能通過數(shù)據(jù)來推測飛行器的運行情況，但是地面控制人員很多，每個環(huán)節(jié)有每個環(huán)節(jié)的任務(wù)，他們可能只知道自己環(huán)節(jié)的情況，不知道其他環(huán)節(jié)的情況，有了這套系統(tǒng)之后，等于把所有環(huán)節(jié)都串起來，呈現(xiàn)的是整個實時空間態(tài)勢，通過直觀畫面的展示，為地面控制人員進(jìn)行操控指揮提供決策支持， 也讓普通老百姓對‘飛天’有了更直觀的感受。”趙正旭說。
問題難在哪兒？當(dāng)時，國內(nèi)航天測控可視化技術(shù)剛剛起步，技術(shù)和人才基礎(chǔ)都非常薄弱。“當(dāng)時我們國家這方面的技術(shù)還是碎片化，就像一個個孤島，沒有形成體系，也沒有形成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，更沒有擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。”趙正旭是恢復(fù)高考后的首批大學(xué)生，后來前往英國深造，成為我國較早開展航空航天領(lǐng)域計算機(jī)研究的學(xué)者之一。2008年，他牽頭組建了創(chuàng)新團(tuán)隊，一頭扎進(jìn)了航天測控可視化技術(shù)攻關(guān)中。
趙正旭接到的第一項任務(wù)是中國首次火星探測任務(wù)——“螢火一號”發(fā)射任務(wù)。接到任務(wù)后，他們夜以繼日地干了兩個多月，建成了我國航天領(lǐng)域第一個三維可視化平臺的原型系統(tǒng)，成功為“螢火一號”的發(fā)射提供了護(hù)航保障。
“我們的操作系統(tǒng)完全是國產(chǎn)自主的，不依賴于國外技術(shù)。”有了“螢火一號”的成功，趙正旭和團(tuán)隊又相繼承擔(dān)了國家載人航天工程、探月工程及火星探測任務(wù)等50余次測的實時可視化飛行控制與指揮任務(wù)。
從“神舟六號”到如今的“神舟十九號”，再從“嫦娥二號”到“嫦娥六號”，以及“天問一號”“天問二號”，趙正旭均全程參與了護(hù)航保障任務(wù)。在他看來，中國航天事業(yè)從無到有、從弱到強(qiáng)，不能簡單地用“突飛猛進(jìn)”來形容，“看上去是這些年來發(fā)展非常快，實際上是穩(wěn)扎穩(wěn)打，一步一個腳印地穩(wěn)步發(fā)展起來的，既做到了快速，又做到了萬無一失。”趙正旭認(rèn)為，這依靠的正是中國的制度優(yōu)勢。
“我們國家既鼓勵民營資本進(jìn)入商業(yè)航天領(lǐng)域，推動一批民營商業(yè)航天企業(yè)快速發(fā)展，同時對于尖端的、短期沒有商業(yè)回報的，由國有企業(yè)、國家資本來推動，這樣將政府力量與市場機(jī)制充分結(jié)合，就會產(chǎn)生資源配置效益最大化和效率最優(yōu)化。”他說。
趙正旭認(rèn)為，政策上的支持，有利于構(gòu)建健康、良性、富有活力的載人航天競爭發(fā)展新格局。“現(xiàn)在國家不斷加大政策牽引力度，地方政府也積極給予產(chǎn)業(yè)落地支持，技術(shù)、資本、人才等資源加速聚集，為中國的商業(yè)航天發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件，未來商業(yè)航天必然會有更廣闊的發(fā)展空間。”
趙正旭目前所在的山東省空間碎片監(jiān)測與低軌衛(wèi)星組網(wǎng)重點實驗室，正是以青島理工大學(xué)為牽頭建設(shè)單位，以青島理工大學(xué)與國家航天局等3家單位聯(lián)合成立的“空間碎片監(jiān)測與低軌衛(wèi)星組網(wǎng)聯(lián)合實驗室”為平臺基礎(chǔ)，聯(lián)合東方航天港陸海空間（煙臺）信息技術(shù)有限公司、山東緯橫數(shù)據(jù)科技有限公司共同建設(shè)。實驗室定位于服務(wù)國家載人航天、深空探測、空間碎片監(jiān)測預(yù)警和低軌衛(wèi)星組網(wǎng)等工程。
眼下，山東省空間碎片監(jiān)測與低軌衛(wèi)星組網(wǎng)重點實驗室正在開展對太空5毫米以上的空間小碎片進(jìn)行監(jiān)測、編號。“比如一些很小的太空垃圾，哪怕是一塊指甲蓋大小的油漆，對運行的飛船都會產(chǎn)生殺傷力。所以我們的任務(wù)就是去發(fā)現(xiàn)它們，監(jiān)測它們的運行軌跡，以避開它們或者對飛船加保護(hù)層。”趙正旭說，目前國外領(lǐng)先技術(shù)已經(jīng)能夠監(jiān)測到5毫米以下的碎片，他們希望在這方面能有更大的突破，為祖國的航天事業(yè)繼續(xù)貢獻(xiàn)力量。
航天事業(yè)發(fā)展離不開人才。趙正旭多次提到青年人才的重要性，他說，在自己參與過的重大工程中，到處能看到年輕的面孔。“我們的青年科技人才是航天事業(yè)人才隊伍的主力軍，共同鑄就了航天領(lǐng)域的創(chuàng)新力量，可以說，我國航天領(lǐng)域的年輕人后生可畏。”
趙正旭以當(dāng)年參與“嫦娥二號”實時可視化飛行控制與指揮任務(wù)的團(tuán)隊為例，“我們當(dāng)時團(tuán)隊平均年齡是32歲，基本都是一幫年輕人，從本科生到博士生都有，像我這種年紀(jì)的寥寥無幾。”
高校是培養(yǎng)從事科學(xué)研究隊伍的主戰(zhàn)場。趙正旭認(rèn)為，要不斷打破傳統(tǒng)的評價體系，為青年人才創(chuàng)造更多的成長機(jī)會。“年輕人既有拼搏精神，又有鉆研精神，所以我們應(yīng)該大膽地給予年輕人更多的機(jī)會，將更多教育資源、科研資源讓給年輕科研人才，讓他們‘擔(dān)主角、挑大梁’，并給予充分的試錯安全感，讓他們敢于試錯，敢于創(chuàng)新。”
據(jù)了解，青島理工大學(xué)在空間信息領(lǐng)域目前已經(jīng)形成完整本碩博人才培養(yǎng)體系，形成以院士引領(lǐng)、泰山學(xué)者領(lǐng)銜、60多位青年學(xué)者組成的實驗室團(tuán)隊。
科研之路永無止境。趙正旭說，在航天信息領(lǐng)域，還有很多工作亟需去做，比如信息和數(shù)據(jù)的備份、轉(zhuǎn)存和讀取。“就像你20年前寫過的一篇文章存儲在了當(dāng)時的磁盤里，再過20年還有系統(tǒng)能給你讀取出來嗎？”他說，目前團(tuán)隊正在攻克的難題之一就是研發(fā)一套系統(tǒng)，可以讀取任何時期的數(shù)據(jù)，以適應(yīng)航天事業(yè)的迅猛發(fā)展。
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