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“神十”成功飛天，舉國(guó)歡慶。在石家莊鐵道大學(xué)，師生們沉浸在喜悅之中。在“神十”飛天的背后，有著石家莊的“智慧”。電視屏幕上“神十”飛船運(yùn)行畫(huà)面的更加清晰逼真，得益于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)與可視化實(shí)驗(yàn)室對(duì)航天測(cè)控可視化系統(tǒng)平臺(tái)的更新升級(jí)。記者電話連線了正在北京航天飛行控制中心執(zhí)行任務(wù)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)與可視化實(shí)驗(yàn)室教授趙正旭，并采訪了學(xué)校的科研團(tuán)隊(duì)。
本報(bào)記者 李云萍 通訊員 張建新/文
1 多次參與重大航天任務(wù)
“到目前為止，這次可視化航天保障任務(wù)，我們的系統(tǒng)平臺(tái)運(yùn)行良好，發(fā)揮的作用令人滿意。”6月11日，正在北京航天飛行控制中心執(zhí)行任務(wù)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)與可視化實(shí)驗(yàn)室教授趙正旭難抑內(nèi)心的激動(dòng)。
記者在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)與可視化實(shí)驗(yàn)室見(jiàn)到了“系統(tǒng)”研發(fā)主力王威老師，他告訴記者，這是“系統(tǒng)”第七次助力我國(guó)重大航天任務(wù)。從嫦娥二號(hào)開(kāi)始，航天測(cè)控可視化系統(tǒng)七次參加我國(guó)重大航天任務(wù)，它們分別是：嫦娥二號(hào)探月任務(wù)、飛越L2點(diǎn)任務(wù)和飛越“圖塔迪斯”小行星任務(wù)、神舟八號(hào)與天宮一號(hào)交會(huì)對(duì)接任務(wù)，螢火一號(hào)任務(wù)，神舟九號(hào)與天宮一號(hào)載人交會(huì)對(duì)接任務(wù)和本次神舟十號(hào)與天宮一號(hào)載人交會(huì)對(duì)接任務(wù)。“我們研發(fā)的這一系統(tǒng)，接下來(lái)將參加我國(guó)首次落月——嫦娥三號(hào)落月任務(wù)。”王威老師充滿期待地向記者介紹。
據(jù)介紹，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)與可視化實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“航天測(cè)控可視化系統(tǒng)”是國(guó)內(nèi)首個(gè)具有完整自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)且多次通過(guò)任務(wù)檢驗(yàn)的航天測(cè)控可視化系統(tǒng)，該系統(tǒng)的成功應(yīng)用，使我國(guó)航天測(cè)控可視化領(lǐng)域擺脫了長(zhǎng)久以來(lái)對(duì)國(guó)外開(kāi)發(fā)平臺(tái)的依賴。與其它航天可視化和太空模擬軟件系統(tǒng)相比，該可視化航天系統(tǒng)有非常高的精確度、逼真度和通用性。
“我們的可視化航天系統(tǒng)具有強(qiáng)大的實(shí)時(shí)三維計(jì)算和三維繪圖功能，并能實(shí)現(xiàn)全幾何體及局部的實(shí)時(shí)渲染與表現(xiàn)，實(shí)時(shí)生成極其逼真的太空畫(huà)面，精確的天體運(yùn)動(dòng)，甚至表盤(pán)級(jí)的細(xì)節(jié)，從而能提供各種不同的空間科學(xué)和航天技術(shù)數(shù)據(jù)，并且附加強(qiáng)烈的藝術(shù)效果。”王威老師舉了一個(gè)例子，比如從“緩緩自轉(zhuǎn)的巨大行星”到“環(huán)視悠然飄過(guò)的大氣層或云層”，從行星表面上的高山、峽谷、隕石坑等地貌特征，到地貌所投注在表面上的長(zhǎng)長(zhǎng)影子等。系統(tǒng)平臺(tái)支持隨意改變星球、月球、隕石等天體物的表面特征，隨時(shí)檢索和顯示地球、月球和其它星球上的任何山脈、河川、陸洲、海洋、城市、村莊、觀測(cè)站、測(cè)控站、建筑物和其它標(biāo)記。不僅如此，本系統(tǒng)平臺(tái)還能實(shí)時(shí)跟蹤測(cè)控三維可視化任何衛(wèi)星、飛行器、隕石等天體的位置、軌道，對(duì)地軌跡、對(duì)地覆蓋區(qū)域、姿態(tài)和其它控制參量。同時(shí)可以實(shí)時(shí)模擬和可視化地面測(cè)控站和測(cè)控裝置。這些都會(huì)讓“太空授課”這個(gè)此次航天飛行任務(wù)中的一大亮點(diǎn)“錦上添花”，變得更直觀、更清晰、更形象。
“總之，可視化航天系統(tǒng)平臺(tái)并不是為了模擬和演示具有藝術(shù)和幻想效果的空間場(chǎng)景而設(shè)計(jì)的。它是一個(gè)大型復(fù)雜的實(shí)時(shí)太空三維模擬系統(tǒng)，其主要設(shè)計(jì)意圖是實(shí)現(xiàn)可視化航天。”王威老師說(shuō)。
2 系統(tǒng)平臺(tái)更趨完美
據(jù)了解，神舟十號(hào)與天宮一號(hào)載人交會(huì)對(duì)接任務(wù)主要分為發(fā)射、入軌、變軌、自動(dòng)對(duì)接、撤離、手動(dòng)對(duì)接、撤離、返回等幾個(gè)關(guān)鍵階段。具體為：從發(fā)射場(chǎng)升空進(jìn)入近地軌道，通過(guò)變軌和天宮一號(hào)完成自動(dòng)對(duì)接，并在自動(dòng)對(duì)接完成后的幾天內(nèi)，會(huì)進(jìn)行相關(guān)科學(xué)實(shí)驗(yàn)工作（包括太空授課），而后進(jìn)行撤離和手動(dòng)對(duì)接，手動(dòng)對(duì)接后再次進(jìn)行相關(guān)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，最后神十會(huì)脫離天宮一號(hào)，返回地面。
早在去年，神舟九號(hào)與天宮一號(hào)交會(huì)對(duì)接任務(wù)圓滿結(jié)束后，針對(duì)神舟十號(hào)與天宮一號(hào)載人交會(huì)對(duì)接新任務(wù)、新要求，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)與可視化實(shí)驗(yàn)室研發(fā)團(tuán)隊(duì)就及早著手準(zhǔn)備，進(jìn)行了近一年的精心細(xì)致的升級(jí)更新工作。他們首先針對(duì)任務(wù)特點(diǎn)要求，用了近一年的時(shí)間進(jìn)行了可靠性測(cè)試，同時(shí)更新了系統(tǒng)顯示模塊的功能以及相關(guān)模型數(shù)據(jù)，使得顯示效果更加逼真，另外更新數(shù)據(jù)通訊模塊的功能，提高收發(fā)數(shù)據(jù)的可靠性和處理速度。經(jīng)過(guò)更新升級(jí)的“航天測(cè)控可視化系統(tǒng)”可靠性、顯示效果、數(shù)據(jù)處理速度更趨完美，在本次任務(wù)中發(fā)揮作用很出色。
3 師生打造“十二人團(tuán)隊(duì)”
團(tuán)隊(duì)能夠出色完成任務(wù)，這不是一個(gè)人的功勞，是團(tuán)隊(duì)團(tuán)結(jié)凝聚、傳承奮斗的結(jié)果。為了圓滿完成這次任務(wù)，去年神九天宮對(duì)接任務(wù)一結(jié)束，團(tuán)隊(duì)就馬不停蹄又投入到緊張有序的各項(xiàng)工作中。據(jù)王威老師介紹，目前團(tuán)隊(duì)成員已從“嫦娥二號(hào)”時(shí)的4人團(tuán)隊(duì)調(diào)整增至12人。
復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)與可視化實(shí)驗(yàn)室此次參與神舟十號(hào)與天宮一號(hào)載人交會(huì)對(duì)接任務(wù)的團(tuán)隊(duì)中學(xué)生占大多數(shù)，教師只占3人。團(tuán)隊(duì)中還包括2名博士研究生，5名碩士研究生，2名本科生。而團(tuán)隊(duì)成員中，除趙正旭教授這位主帥外，其余人員都是“80后”，其中2名本科生均是“90后”。而本科生和徐騫老師都是新成員。他們?nèi)虆⑴c研發(fā)保障工作，成為學(xué)校執(zhí)行此次交會(huì)對(duì)接任務(wù)的亮點(diǎn)之一。
據(jù)了解，早在前幾個(gè)月，針對(duì)神舟十號(hào)與天宮一號(hào)載人交會(huì)對(duì)接任務(wù)中提出的新要求，團(tuán)隊(duì)成員就已經(jīng)在趙正旭教授的領(lǐng)導(dǎo)下長(zhǎng)期駐守北京，與北京航天飛行控制中心的工程師交流、并開(kāi)發(fā)和測(cè)試工作。目前，部分成員還在北京航天飛行控制中心繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)任務(wù)。而學(xué)校還將很快派出新的人員，加強(qiáng)系統(tǒng)關(guān)鍵點(diǎn)的技術(shù)保障工作力量。
4 團(tuán)隊(duì)合作“零”磨合
聶海勝、張曉光和女航天員王亞平“神十飛行組”心理相容性比較好。而在“航天測(cè)控可視化系統(tǒng)”研發(fā)保障任務(wù)過(guò)程中，學(xué)校團(tuán)隊(duì)成員之間、團(tuán)隊(duì)與北京航天飛行控制中心之間合作的“零”磨合同樣是大家最深切的體會(huì)和感受。
早在2009年，趙正旭教授帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)了我國(guó)首個(gè)火星探測(cè)三維可視化系統(tǒng)平臺(tái)。2010年，他掛帥出征“嫦娥二號(hào)”飛天，團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)近五個(gè)月的努力，最終研發(fā)了嫦娥二號(hào)三維可視化平臺(tái)，“嫦娥奔月”的完美曲線呈現(xiàn)在了世人面前，出色完成任務(wù)。
“系統(tǒng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)在趙正旭教授的領(lǐng)導(dǎo)下，每個(gè)任務(wù)都能高效率、高質(zhì)量地完成。”團(tuán)隊(duì)骨干徐騫老師這樣說(shuō)，“趙正旭教授經(jīng)常強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)的合作精神和成員間的相互溝通。對(duì)每一個(gè)團(tuán)隊(duì)成員的工作、學(xué)習(xí)、生活都十分關(guān)心。”令團(tuán)隊(duì)的每一名學(xué)生頗有感觸的是“在團(tuán)隊(duì)里學(xué)到了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鞣绞胶涂b密的處事思路。”
2011年3月，北京航天飛行控制中心授牌石家莊鐵道大學(xué)為“最佳合作單位”，不久，特聘復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)與可視化實(shí)驗(yàn)室趙正旭教授擔(dān)任該中心特聘專家。北京航天飛行控制中心領(lǐng)導(dǎo)及相關(guān)負(fù)責(zé)人一直保持著與趙正旭教授和團(tuán)隊(duì)成員的密切聯(lián)系，使得雙方合作進(jìn)展順利，任務(wù)期間更是給予團(tuán)隊(duì)有力的幫助和支持。“雙方合作無(wú)需磨合，保證了人員溝通的高效以及任務(wù)進(jìn)行的順利。”趙正旭教授這樣表示。
“學(xué)校適時(shí)調(diào)整我們的教學(xué)和學(xué)習(xí)任務(wù)，為確保我們執(zhí)行各項(xiàng)任務(wù)期間全身心的投入提供了有力的幫助和支持。”參與執(zhí)行任務(wù)的師生都這樣感慨。
“挑戰(zhàn)就是機(jī)遇，難點(diǎn)突破了就是發(fā)展！戰(zhàn)勝困難，除了科研實(shí)力外，更主要的還要靠信心和勇氣。在國(guó)家重大任務(wù)需要的時(shí)候，就應(yīng)該站在前沿，勇于擔(dān)當(dāng)！”從“嫦娥二號(hào)”探月到“神十”與“天宮一號(hào)”交會(huì)對(duì)接，“可視化航天系統(tǒng)平臺(tái)”不斷隨著保障任務(wù)而變化升級(jí)、“拾遺補(bǔ)缺”。“2013年下半年嫦娥三號(hào)將完成發(fā)射和落月任務(wù)。這將是我國(guó)第一個(gè)能夠在地外天體上軟著陸的飛行器。”團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人趙正旭教授表示：“在可視化航天保障任務(wù)中，每次成功絕不意味可以一勞永逸，我們的系統(tǒng)平臺(tái)只有在不斷優(yōu)化、完善和改進(jìn)提升中，才能在新的任務(wù)諸多挑戰(zhàn)中多一份勝算和把握，再立新功。”