他们是神舟的“守护者” 青理工航天团队再护航,三维实时航天器可视化技术显神威

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,有一层大门紧闭,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与成员还是异常兴奋和紧张,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,相当于给观测太空中的飞船状态提供了一个‘上帝视角’,这套系统能够实时再现和监测在轨航天器的轨道、位置、状态及其部件操作过程。再就是恰逢建党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。”

“我们团队研制的实时三维可视化系统实时加载测控数据,在接收到测控数据的0.1毫秒内快速将数据‘翻译’成直观画面,实时再现空间在轨航天器的运行状态,地面控制人员可以据此快速作出决策。”郭阳说,如此一来,即使飞船相隔万里,我们看到的也仿佛就在眼前。

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。

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。

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。

张庆海老师说,尽管团队在航天可视化领域取得一定成果,但仍会一如既往地走下去,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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