青岛理工大学研究团队打造实时三维可视化系统，参与40余次航天任务

0.1秒内“翻译”数据，让宇宙深空“触手可及”

今年4月24日是第八个“中国航天日”。青岛理工大学机械与汽车工程学院教授赵正旭从事航天科技领域研究已30余年。以他为核心，青岛理工大学机械与汽车工程学院复杂网络与可视化研究团队与国家航天局共建了空间碎片监测与低轨卫星组网联合实验室，打造了一套集实时仿真控制、数据处理和信息可视化功能于一体的航天测控实时可视化系统平台及技术规范。

这套系统能在地面将各类航天工程任务三维、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，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、火星探测可视化任务“天问一号”等多个国家重大航天工程，累计参与各项航天任务40余次，为我国航空安全提供了技术支持与保障。

赵正旭是我国1977年恢复高考后的首批大学生，后来“跨专业”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，他于2008年牵头组建了创新团队，一头扎进了航天测控可视化技术攻关中。

当时，国内航天测控可视化技术刚刚起步，技术和人才基础都非常薄弱。团队成员、青岛理工大学副教授张庆海告诉记者，组建初期，多数成员从来没有接触过可视化技术，轨道根数、姿态四元数等航天术语对他们来说就像“天书”一样。就是在这种情况下，团队接到了为中国首次火星探测计划“萤火一号”发射任务护航的任务。

“那是个炎热的夏天，实验室处于扩建阶段，还在连接电缆，空调无法开放。”张庆海回忆道，“夜晚相对凉快，工作效率也高，我们经常通宵做实验，在‘桑拿天’里守着几台上千瓦的工作站夜以继日干了两个多月。”我国航天航空第一个三维可视化平台的原型系统就这样诞生了，成功为“萤火一号”的发射提供了护航保障。

为“萤火一号”护航成功后，服务“嫦娥二号”的任务接踵而至。赵正旭“上阵”编码，带领团队用半年时间完成可视化平台的建立和调试。“嫦娥二号”成功发射当天，其飞天绕月之旅的每一个动作、每一个状态都实时、准确、直观地呈现在北京航天飞行控制中心巨幅屏幕上，万千观众对“飞天”有了更直观的感受。

这次护航任务的成功标志着我国在航天可视化领域彻底摆脱了对国外平台的依赖，核心技术达到国际领先水平。现在，“嫦娥二号”发射现场的工作照片仍旧挂在赵正旭办公室最显眼的地方，提醒着他不忘砥砺奋进的报国初心。

多年来，赵正旭带领团队开展了系统研究，实现了宇宙深空“触手可及”。目前相关成果实现了对航天器轨道、位姿等海量动态测控数据的实时处理与推送以及对陆、海、空、天基测控数据的精确处理和太空物体的实时渲染，不仅能实现对航天器任务全过程的实时可视化，还能对宇宙空间和已知天体进行展示。

空间碎片监测与低轨卫星组网联合实验室（青岛理工大学）研究团队。

以护航“载人飞船”任务为例，团队成员、青岛理工大学副教授郭阳告诉记者，飞船在空间飞行状态是难以被直接观测到的，三维可视化平台可以将飞船飞行过程中产生的海量数据在0.1秒内进行“实时翻译”， 并驱动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”。“这项技术就像飞船的‘眼睛’，可以让它以更好的姿态进行运行。”郭阳表示。

现在，青岛理工大学联合东方航天港海上发射团队申报的“山东省空间碎片监测与低轨卫星组网重点实验室”已获批立项建设，团队正瞄准航天工程数字孪生与遥操作、空间碎片监测与态势分析、低轨卫星组网控制与数据处理等方面开展研究。

团队将继续聚焦“航天强国”战略需求，打造国内领先的空间碎片监测与低轨卫星组网实验室，服务于国家载人航天、深空探测工程和海上发射等航天任务。（青岛日报/观海新闻记者 耿婷婷）

青岛日报2023年4月24日2版