趙正旭在石家莊鐵道大學為學生講課。記者田瑞夫攝
“太空寥廓而深邃,探索未知的旅程離不開人們的共同合作和每個人的付出。我期待著祖國航天事業再次掀開極具突破性的一章,期待著可視化航天系統再建奇功。”——趙正旭
探月工程三期嫦娥五號遙操作操控作業平臺,大型科研設施“500米口徑球面射電望遠鏡工程(中國天眼FAST工程)”的三維可視化建設……石家莊鐵道大學復雜網絡與可視化研究所里幾項重要科研項目同時進行,工作繁重程度和壓力可想而知,團隊負責人趙正旭卻氣定神閑,安排得井井有條。
這份從容與底氣來自于持之以恒的研究與實踐。作為石家莊鐵道大學教授、中國北京航天飛行控制指揮中心特聘專家、教育部第四批長江學者特聘教授,趙正旭主持并成功完成了30余次國家載人航天工程和探月工程的實時三維可視化測控任務。這些任務有個接地氣的功能:把浩如煙海的數據轉換成圖形,描繪成數據“風景”,觀眾通過電視直播,見證了“嫦娥探月”“天宮遨游”等驚心動魄的航天時刻。
“我只是想為國家、為中國的航天事業做點工作” 1988年,在青島大學任教的趙正旭被公派到英國做訪問學者。他只用了半年時間,就獲得了很少對外的英國皇家技術顧問獎學金,生活費、學費全免,直接攻讀博士;1993年剛滿35歲的趙正旭當選英國Derby大學終身教授,當時這所大學近5600多名專職教師中,終身教授只有15人……
有機械工程和計算機科學專業背景的趙正旭,癡迷于虛擬現實技術的研究與系統開發,有人高價購買他的研究成果,被他婉言謝絕:“我研發這一軟件系統的初衷不是為了錢,我只是想為國家、為中國的航天事業做點工作。”
2008年,趙正旭如愿進入石家莊鐵道大學任教。任務接踵而至,要為嫦娥二號“畫像”,用實時三維仿真環境把真實的宇宙深空“拉近”并再現,讓人們在身臨其境中感受幾十萬公里外嫦娥二號繞月和探月工程任務的整個過程。
“三維實時可視化面臨兩大挑戰:第一,沒有足夠的技術積累和經驗可以借鑒;第二,工程數據的跨領域共享必須實時準確,現場直播不容失敗。”而當時科研團隊的成員多數人從未參加過航天可視化測控的實戰任務。
趙正旭開啟了“拼命三郎”模式:把自己研究了16年的虛擬現實技術全部奉獻出來,帶領團隊日夜趕工,凌晨一兩點前很少下班,連日勞累導致身體開始反抗,“吃不下飯,吃什么吐什么”。
付出終有回報,2009年10月1日,嫦娥二號精彩的飛天繞月之旅通過趙正旭帶隊研發的可視化平臺美輪美奐地展示在世人面前。
“原來最擔心的是你們這一塊,現在最放心的也是你們這一塊。”北京航天飛行控制中心領導由衷地贊嘆。這一成果,擺脫了長久以來對國外開發平臺的依賴,核心技術達到國際領先水平。
一幅在嫦娥二號發射現場的工作照片,成為最好的紀念,掛在趙正旭辦公室的墻上。“當我年老的時候,小孫子坐在我腿上問‘爺爺,您一生做過什么?’我會自豪地指著這張照片,告訴他我參與了嫦娥二號的發射工作。”
“科研之路永無止境,每一次面對挑戰都如履薄冰” 多次參加航天工程任務,趙正旭卻沒有熟能生巧的輕松。“科研之路永無止境,每一次面對挑戰都如履薄冰。”
嫦娥二號航天器由長征三號丙火箭直接送入近地點200公里、遠地點約38萬公里的奔月軌道,一步到位進入地月轉移軌道,飛行時間大概只需112個小時。嫦娥二號航天器的入軌精度要求極高,可謂“失之毫厘,謬以千里”。因為數據的傳輸需要時間,工程任務中各種必然的時延效應對嫦娥二號三維可視化系統的實時性、準確性和可靠性提出了極為苛刻的技術要求,如何爭分奪秒?
借助可視化系統平臺對航天器進行有效控制,成為趙正旭的科研目標。他帶領團隊反復嘗試,把航天器的真實動作,包括儀器儀表等的工作狀況用三維效果表現出來,可視化平臺上,航天器的飛行軌道、姿態和相關太空環境一目了然,邁出了可視化航天的重要一步。
天宮一號與神舟八號交會對接,從機械臂張開到對接部件啟動,航天器涉及部件比以往多出不少,并且多部件同時實時動作……這些都對可視化系統的實時數據處理能力提出了更高的要求。
趙正旭敢下先手棋、善打主動仗。增強新系統實時接受并同步處理數據的能力,實時準確展現兩個航天器對接時的細節,可視化系統與指揮控制系統進一步融合。
天宮一號處于“臨戰”狀態時,北京航天飛行控制中心提出新的功能需求,需要修改系統。“這可不是簡單的重寫一部分代碼,牽一發而動全身,此時修改都沒有足夠時間去測試和聯調,風險極大。”
在旁人看來,功成名就的趙正旭不該接受這個挑戰。而他卻整整一宿沒合眼,完成了系統的改造,不但滿足了技術人員的新需求,還保證了系統整體的可靠性和穩定性。
“做科研需要幾年、十幾年甚至一輩子的積累才能有所成” 多次參加航天工程任務,趙正旭卻沒有熟能生巧的輕松。“科研之路永無止境,每一次面對挑戰都如履薄冰。”
嫦娥二號航天器由長征三號丙火箭直接送入近地點200公里、遠地點約38萬公里的奔月軌道,一步到位進入地月轉移軌道,飛行時間大概只需112個小時。嫦娥二號航天器的入軌精度要求極高,可謂“失之毫厘,謬以千里”。因為數據的傳輸需要時間,工程任務中各種必然的時延效應對嫦娥二號三維可視化系統的實時性、準確性和可靠性提出了極為苛刻的技術要求,如何爭分奪秒?
借助可視化系統平臺對航天器進行有效控制,成為趙正旭的科研目標。他帶領團隊反復嘗試,把航天器的真實動作,包括儀器儀表等的工作狀況用三維效果表現出來,可視化平臺上,航天器的飛行軌道、姿態和相關太空環境一目了然,邁出了可視化航天的重要一步。
天宮一號與神舟八號交會對接,從機械臂張開到對接部件啟動,航天器涉及部件比以往多出不少,并且多部件同時實時動作……這些都對可視化系統的實時數據處理能力提出了更高的要求。
趙正旭敢下先手棋、善打主動仗。增強新系統實時接受并同步處理數據的能力,實時準確展現兩個航天器對接時的細節,可視化系統與指揮控制系統進一步融合。
天宮一號處于“臨戰”狀態時,北京航天飛行控制中心提出新的功能需求,需要修改系統。“這可不是簡單的重寫一部分代碼,牽一發而動全身,此時修改都沒有足夠時間去測試和聯調,風險極大。”
在旁人看來,功成名就的趙正旭不該接受這個挑戰。而他卻整整一宿沒合眼,完成了系統的改造,不但滿足了技術人員的新需求,還保證了系統整體的可靠性和穩定性。
“做科研需要幾年、十幾年甚至一輩子的積累才能有所成” 河北省科技進步一等獎、河北省教學成果二等獎……趙正旭的名氣越來越大,報考他的研究生越來越多。
不管是碩士、還是博士,趙正旭總是先問,“你的興趣在哪里?”如果對方支支吾吾、眼里不放光,趙正旭就掩飾不住失望:“在很多情況下,做科研需要幾年、十幾年甚至一輩子的積累才能有所成,沒有興趣堅持不下來。”
1992年,在英國留學時,趙正旭就開始了深空探測系統研發,這成為他生活與工作的一部分,即便是茶余飯后閑暇之余,也在“琢磨”,堅持16年終于完成,“只有坐得住冷板凳,在一線中不斷鉆研,才能獲得創新的真功夫。”
趙正旭對科研的熱情感染了團隊里的年輕人。嫦娥二號項目時,團隊成員王威婚禮當天下午就扎進實驗室里;劉展威帶病堅持,每次去北京,有個包專門裝藥……
真正投入科研,最需要的還是嚴謹細致。已經博士畢業的郭陽,是趙正旭在石家莊鐵道大學招收的第一屆碩士生。“當時研究中涉及的數據特別多,有同學想耍小聰明蒙混過關,趙老師批評不留情面,當場立下規矩,‘所有的數據都要有明確的來源’。
此后,趙正旭給學生們立下很多規矩:必須學會開車、練就當眾表達能力、不許在實驗室吃零食……嚴厲的背后飽含深情,有的科研項目位置偏遠,不會開車處處掣肘,搞科研要隨時向別人介紹科研進展,吃零食、喝咖啡會破壞實驗室氣氛,容易“分心”。
雖然工作繁重,但與航天“沾邊”的內容,趙正旭很少缺席。
郭陽在保定順平縣大悲鄉北大悲村開展精準脫貧幫扶工作,村里孩子們聽了他和導師的“航天故事”,整天圍著他,吵著“要是能參觀‘航天城’就好了”。
趙正旭得知后,馬上聯系北京航天飛行控制中心和中國航天員科研訓練中心,讓郭陽帶孩子們去北京看“飛天”艙外太空服、摸神舟七號返回艙,圓了孩子們的“航天夢”。
作者:馬利 董琳燁
作者單位:河北日報
責任編輯:王旭泉