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“神十”成功飛天，舉國歡慶。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”飛船運行畫面的更加清晰逼真，得益于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)與可視化實驗室對航天測控可視化系統(tǒng)平臺的更新升級。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)與可視化實驗室教授趙正旭，并采訪了學(xué)校的科研團(tuán)隊。
本報記者 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)平臺運行良好，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)與可視化實驗室教授趙正旭難抑內(nèi)心的激動。
記者在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)與可視化實驗室見到了“系統(tǒng)”研發(fā)主力王威老師，他告訴記者，這是“系統(tǒng)”第七次助力我國重大航天任務(wù)。從嫦娥二號開始，航天測控可視化系統(tǒng)七次參加我國重大航天任務(wù)，它們分別是：嫦娥二號探月任務(wù)、飛越L2點任務(wù)和飛越“圖塔迪斯”小行星任務(wù)、神舟八號與天宮一號交會對接任務(wù)，螢火一號任務(wù)，神舟九號與天宮一號載人交會對接任務(wù)和本次神舟十號與天宮一號載人交會對接任務(wù)。“我們研發(fā)的這一系統(tǒng)，接下來將參加我國首次落月——嫦娥三號落月任務(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)與可視化實驗室團(tuán)隊研發(fā)的“航天測控可視化系統(tǒng)”是國內(nèi)首個具有完整自主知識產(chǎn)權(quán)且多次通過任務(wù)檢驗的航天測控可視化系統(tǒng)，該系統(tǒng)的成功應(yīng)用，使我國航天測控可視化領(lǐng)域擺脫了長久以來對國外開發(fā)平臺的依賴。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)具有強大的實時三維計算和三維繪圖功能，并能實現(xiàn)全幾何體及局部的實時渲染與表現(xiàn)，實時生成極其逼真的太空畫面，精確的天體運動，甚至表盤級的細(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)，并且附加強烈的藝術(shù)效果。”王威老師舉了一個例子，比如從“緩緩自轉(zhuǎn)的巨大行星”到“環(huán)視悠然飄過的大氣層或云層”，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長影子等。系統(tǒng)平臺支持隨意改變星球、月球、隕石等天體物的表面特征，隨時檢索和顯示地球、月球和其它星球上的任何山脈、河川、陸洲、海洋、城市、村莊、觀測站、測控站、建筑物和其它標(biāo)記。不僅如此，本系統(tǒng)平臺還能實時跟蹤測控三維可視化任何衛(wèi)星、飛行器、隕石等天體的位置、軌道，對地軌跡、對地覆蓋區(qū)域、姿態(tài)和其它控制參量。同時可以實時模擬和可視化地面測控站和測控裝置。這些都會讓“太空授課”這個此次航天飛行任務(wù)中的一大亮點“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)平臺并不是為了模擬和演示具有藝術(shù)和幻想效果的空間場景而設(shè)計的。它是一個大型復(fù)雜的實時太空三維模擬系統(tǒng)，其主要設(shè)計意圖是實現(xiàn)可視化航天。”王威老師說。
2 系統(tǒng)平臺更趨完美
據(jù)了解，神舟十號與天宮一號載人交會對接任務(wù)主要分為發(fā)射、入軌、變軌、自動對接、撤離、手動對接、撤離、返回等幾個關(guān)鍵階段。具體為：從發(fā)射場升空進(jìn)入近地軌道，通過變軌和天宮一號完成自動對接，并在自動對接完成后的幾天內(nèi)，會進(jìn)行相關(guān)科學(xué)實驗工作（包括太空授課），而后進(jìn)行撤離和手動對接，手動對接后再次進(jìn)行相關(guān)科學(xué)實驗，最后神十會脫離天宮一號，返回地面。
早在去年，神舟九號與天宮一號交會對接任務(wù)圓滿結(jié)束后，針對神舟十號與天宮一號載人交會對接新任務(wù)、新要求，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)與可視化實驗室研發(fā)團(tuán)隊就及早著手準(zhǔn)備，進(jìn)行了近一年的精心細(xì)致的升級更新工作。他們首先針對任務(wù)特點要求，用了近一年的時間進(jìn)行了可靠性測試，同時更新了系統(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)過更新升級的“航天測控可視化系統(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”
團(tuán)隊能夠出色完成任務(wù)，這不是一個人的功勞，是團(tuán)隊團(tuán)結(jié)凝聚、傳承奮斗的結(jié)果。為了圓滿完成這次任務(wù)，去年神九天宮對接任務(wù)一結(jié)束，團(tuán)隊就馬不停蹄又投入到緊張有序的各項工作中。據(jù)王威老師介紹，目前團(tuán)隊成員已從“嫦娥二號”時的4人團(tuán)隊調(diào)整增至12人。
復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)與可視化實驗室此次參與神舟十號與天宮一號載人交會對接任務(wù)的團(tuán)隊中學(xué)生占大多數(shù)，教師只占3人。團(tuán)隊中還包括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)行此次交會對接任務(wù)的亮點之一。
據(jù)了解，早在前幾個月，針對神舟十號與天宮一號載人交會對接任務(wù)中提出的新要求，團(tuán)隊成員就已經(jīng)在趙正旭教授的領(lǐng)導(dǎo)下長期駐守北京，與北京航天飛行控制中心的工程師交流、并開發(fā)和測試工作。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，加強系統(tǒng)關(guān)鍵點的技術(shù)保障工作力量。
4 團(tuán)隊合作“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“航天測控可視化系統(tǒng)”研發(fā)保障任務(wù)過程中，學(xué)校團(tuán)隊成員之間、團(tuán)隊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和感受。
早在2009年，趙正旭教授帶領(lǐng)科研團(tuán)隊成功研發(fā)了我國首個火星探測三維可視化系統(tǒng)平臺。2010年，他掛帥出征“嫦娥二號”飛天，團(tuán)隊經(jīng)過近五個月的努力，最終研發(fā)了嫦娥二號三維可視化平臺，“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)隊在趙正旭教授的領(lǐng)導(dǎo)下，每個任務(wù)都能高效率、高質(zhì)量地完成。”團(tuán)隊骨干徐騫老師這樣說，“趙正旭教授經(jīng)常強調(diào)團(tuán)隊的合作精神和成員間的相互溝通。對每一個團(tuán)隊成員的工作、學(xué)習(xí)、生活都十分關(guān)心。”令團(tuán)隊的每一名學(xué)生頗有感觸的是“在團(tuán)隊里學(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)與可視化實驗室趙正旭教授擔(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)隊有力的幫助和支持。“雙方合作無需磨合，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，難點突破了就是發(fā)展！戰(zhàn)勝困難，除了科研實力外，更主要的還要靠信心和勇氣。在國家重大任務(wù)需要的時候，就應(yīng)該站在前沿，勇于擔(dān)當(dāng)！”從“嫦娥二號”探月到“神十”與“天宮一號”交會對接，“可視化航天系統(tǒng)平臺”不斷隨著保障任務(wù)而變化升級、“拾遺補缺”。“2013年下半年嫦娥三號將完成發(fā)射和落月任務(wù)。這將是我國第一個能夠在地外天體上軟著陸的飛行器。”團(tuán)隊負(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。”