10月6日，環(huán)月成功，三維可視化系統(tǒng)平臺工作順暢，趙正旭教授露出了開心的笑容。
９月３０日，在北京航天飛行控制中心，四人攻關小組在緊張的工作間隙合影留念。
環(huán)月成功后,在北京航天飛行控制中心，趙正旭（左）和航天中心總工程師助理、軟件室主任孫軍合影。
本報記者 裴建素 通訊員 蘇喜娥
繼10月9日上午圓滿完成第三次對月制動之后，當天下午，“嫦娥二號”三維可視化系統(tǒng)研發(fā)團隊、石家莊鐵道大學趙正旭等4位老師從北京載譽歸來。
自9月28日前往北京航天飛行控制中心，在歷時12天的緊張工作中，石家莊鐵道大學信息科學與技術學院院長趙正旭教授及劉展威、佟寬章、王威老師四人團隊圓滿地完成了“嫦娥二號”三維可視化前期任務，向全球展現(xiàn)了“嫦娥二號”發(fā)射任務的實時精彩仿真，受到國家有關領導、同行專家的好評。
今年5月，作為 “嫦娥二號”繞月精彩之旅轉(zhuǎn)播及監(jiān)測平臺，“嫦娥二號”探月工程可視化系統(tǒng)開發(fā)正式開始。在短短的五個月的時間里，趙正旭帶領團隊，突破了一個個難題，圓滿地完成了項目的所有既定目標。
把枯燥的數(shù)據(jù)可視化，讓繞月之旅直觀呈現(xiàn)
10月1日，伴隨著西昌衛(wèi)星發(fā)射中心“點火”成功，半個小時后，北京航天飛行控制中心主屏幕上，“嫦娥二號”精彩的飛天繞月之旅通過可視化平臺栩栩如生、美輪美奐地展示在全國、乃至世界的面前。隨后的日子里，“嫦娥二號”三維可視化系統(tǒng)運行平穩(wěn)。
“科學可視化作為一種特殊的計算方法，其奧妙就是把浩如煙海的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形，描繪成數(shù)據(jù)‘風景’，為人們提供一種發(fā)現(xiàn)不可見信息的方法。”趙正旭教授這樣通俗地解釋“科學可視化”。
自今年5月始，趙正旭帶領團隊開始了“嫦娥二號”繞月探測任務三維可視化系統(tǒng)平臺的研發(fā)工作。
“‘嫦娥二號’繞月探測任務三維可視化系統(tǒng)就是利用虛擬現(xiàn)實技術，把只有專業(yè)人士才能看懂的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成普通人都能看明白的直觀圖像，一是便于監(jiān)控人員隨時操控指揮飛行器運行狀態(tài)，二是讓所有人一起分享“嫦娥二號”精彩的繞月之旅。”
“‘嫦娥二號’繞月探測任務三維可視化系統(tǒng)平臺覆蓋了火箭點火與發(fā)射、上升段、轉(zhuǎn)移段、環(huán)月段的可視化控制，包括遙控指令、火箭動作、遙測跟蹤、飛行器變軌修正、近月制動、飛行器姿態(tài)控制、接口驅(qū)動等關鍵工程環(huán)節(jié)的可視化控制任務。主要用于表現(xiàn)‘嫦娥二號’飛行情況，并對其進行實時監(jiān)控。”通俗地說，就是用三維的環(huán)境把真實的宇宙深空“拉近”，讓人們在身臨其境中感受幾十萬公里外“嫦娥二號”繞月、探月整個過程。
“‘嫦娥二號’繞月三維可視化平臺除了仿真功能外，一個最重要的功能就是實時監(jiān)控，數(shù)據(jù)的傳輸需要時間，監(jiān)測人員通過數(shù)據(jù)進行判斷也需要時間，三維可視化平臺通過直觀的畫面快速顯示，監(jiān)測人員一目了然中可以隨時了解衛(wèi)星飛行情況，通過這一平臺調(diào)整衛(wèi)星飛行軌道。不僅如此，通過三維可視化平臺系統(tǒng)還可以進行前期仿真模擬實驗，以此檢驗理論設計，優(yōu)化操作，達到最佳狀態(tài)。”
據(jù)了解，與“嫦娥一號”相比，“嫦娥二號”最大的特點就是飛向月球速度更快了。由于火箭燃盡后的最大速度直接決定遠地點的高度，速度稍有誤差就會將“嫦娥二號”直接打飛甚至撞上月球。三維可視化平臺如同無處不在的“第三只眼”，為“嫦娥二號”順利入軌，乃至繞月保駕護航。
負責“嫦娥二號”工程的有關負責人前期在與趙正旭進行短信交流時寫道：“‘嫦娥二號’繞月探測任務三維可視化系統(tǒng)平臺是當之無愧的國際領先水平，能在這么短的時間內(nèi)達到實戰(zhàn)應用，已經(jīng)很不容易了。”
“原來最擔心的是你們這一塊，現(xiàn)在最放心的也是你們這一塊。”北京航天飛行控制中心領導贊嘆地說。“以前是航天可視化，現(xiàn)在是可視化航天。”北京航天飛行控制中心總工程師周建亮也不無贊賞地說。“嫦娥二號”三維可視化系統(tǒng)不僅達到了世界先進水平，而且使中國的航天可視化事業(yè)一舉走在了世界前列。
四人小組苦戰(zhàn)五個月，成就繞月可視化之旅
10月9日上午完成第三次對月制動后，科研小組成員踏上返回石家莊的路。因為匆忙，他們來不及摘下工作證，當車行至滿城服務區(qū)休息時，服務區(qū)的工作人員驚喜地發(fā)現(xiàn)了大家的真實身份，興奮地對他們說：“非常精彩，非常好看，太激動人心了。”趙正旭說，那一刻每一個成員的喜悅之情無以言表。“這句話對我們既是表揚也是激勵。”
自接受“嫦娥二號”繞月探測任務三維可視化系統(tǒng)平臺的研發(fā)工作以來，趙正旭和團隊人員就開始了沒日沒夜的工作，工作到深夜一兩點是經(jīng)常的事兒。
由于科研工作緊張，趙正旭基本上是在學校的招待所或?qū)W生食堂解決吃飯問題，由于工作需要，他要經(jīng)常往北京跑，那些科研攻關的日子，石家莊與北京之間的火車也就成為他睡覺休息的地方。身體一向強壯的他也常常由于連日勞累吃不下飯，“有幾天是吃什么吐什么。”對家人、兒子，趙正旭心存愧疚。兒子在英國讀書，假期只有愛人一人去國外看望。
趙正旭組成的科研團隊中的每一位成員都全身心投入工作。可視化平臺模型創(chuàng)建者王威，上午舉行完新婚典禮，下午就走進了實驗室。“‘嫦娥二號’繞月探測舉世關注，全世界的人們都將通過可視化平臺觀看這一盛況，我們代表的是中國的航天可視化技術水平，一定要做好。”王威說。
“我們感到壓力非常大，但是能夠參與這份工作，我們又覺得非常自豪。”負責網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信的佟寬章老師這樣說，他的孩子今年才一歲多，不得不把孩子送到父母家。
“可能是太累了，或者說壓力太大了，以前大家?guī)缀鹾苌偕。亲罱@段日子每個人身體狀況都不太好。”每次去北京時，劉展威老師帶的其中一個包都是用來裝藥的。
這個由四人組成的團隊，除了趙正旭之外，其他三個人都是第一次參與國家航天科技攻關工作，壓力是可想而知的。
中秋節(jié)是舉家團圓的時刻，可是他們四個人卻是在北京航天飛行控制中心度過的。“嫦娥二號”即將發(fā)射，所有前期準備工作都在緊鑼密鼓中進行，三維可視化系統(tǒng)平臺調(diào)試工作也不例外，他們中的每一個人都既緊張又興奮。
“能夠參與這項工作，本身就是一種鍛煉和提高，更是經(jīng)驗的最好積累和提升。”“我希望有一天，當我年老的時候，我的孫子坐在我的腿上問‘爺爺，您一生做過什么？’我會自豪地說是參與了‘嫦娥二號’的發(fā)射工作。”“做這項工作，一沒有經(jīng)費，二不能列入國家課題作為職稱評定項目，完全是奉獻，可我們都心甘情愿，因為有的東西是沒法用金錢衡量的。”……每一個人的語言都很樸實，樸實的語言中滿含著責任與奉獻。也正是因為這種奉獻精神，成就了“嫦娥二號”繞月可視化之旅。
二十余年默默耕耘，航天科研成果累累
“虛擬現(xiàn)實是我的研究方向，當然更是我的愛好。”1988年，原本在國內(nèi)學習機械專業(yè)的趙正旭，出國后在英國斯坦福大學攻讀計算機科學博士學位，自此開始了虛擬現(xiàn)實技術研究與系統(tǒng)開發(fā)。
此后，即便是茶余飯后閑暇之余，趙正旭也總是“琢磨”虛擬現(xiàn)實軟件系統(tǒng)的研發(fā)，精心“搭建”這一平臺，親自編制每一行代碼。經(jīng)過十余年的不懈努力，終于研發(fā)出十七萬行代碼的TDS虛擬現(xiàn)實軟件系統(tǒng)。
“該系統(tǒng)是一個完整的、大型的、海量級的空間技術模擬計算與信息控制系統(tǒng)，不僅包括了美國航天局和歐洲空間指揮中心目前所使用的同類系統(tǒng)的所有功能，而且還具有擴展模塊、用戶工具、網(wǎng)絡支持、腳本編程和實時控制等獨特功能，其最大的特點就是功能全、通用性強，探月工程后續(xù)‘落月’、‘回月’階段都可以用，今后國家深空探測也可以使用。”
自主研發(fā)，親自編程，TDS虛擬現(xiàn)實軟件系統(tǒng)傾注了趙正旭太多的智慧和心血，因為擁有完全的自主知識產(chǎn)權，有人想出錢購買，但是趙正旭回絕了。“我研發(fā)這一軟件系統(tǒng)的初衷不是為了錢，我只是想為國家、為中國的航天事業(yè)做點工作。”
即使是在國外期間，趙正旭也先后參與了我國神三、神五、神六、神七發(fā)射的一些科技攻關工作，但是因研發(fā)工作多涉及國家機密，所以一直“默默無聞”。但是歷史不會忘記，趙正旭先后榮獲了世界MARQUIS科技榮譽獎、英國電力工程師協(xié)會最佳研究獎、英國劍橋國際技術榮譽獎等多項國際大獎。2008年，英國derby大學特聘趙正旭為科學博士，這也是derby大學有史以來第一位科學博士。
2008年，闊別祖國20年的趙正旭攜夫人回國。回國后，很快就投入到我國航天測控可視化專業(yè)領域。
2009年4月開始研發(fā)我國首次火星探測三維可視化系統(tǒng)平臺，僅用了6個月的時間，就完成了建立和調(diào)試。趙正旭研發(fā)的火星探測三維可視化平臺不僅具有自主的知識產(chǎn)權，同時還達到了國際領先水平，填補了中國航天業(yè)可視化事業(yè)的空白。
“如果去年10月份火星探測計劃不推遲，那么通過電視就可以看到一億公里之外‘熒火一號’探測器探訪火星的全過程，而提供這一真實虛擬空間的深空探測三維可視化平臺與‘嫦娥二號’繞月三維可視化平臺的功能是一樣的。”提起去年“螢火一號”并未如期發(fā)射，趙正旭有些遺憾。
今年5月份，趙正旭又開始了“嫦娥二號”繞月可視化系統(tǒng)平臺的建立和調(diào)試。“整個可視化平臺的構(gòu)建初步分為三個階段，一期是針對‘嫦娥二號’探月工程任務的可視化，二期是用于后期的交會對接任務，三期將服務于今后的深層空間探測工程。最終實現(xiàn)二代可視化系統(tǒng)，滿足火星探測、嫦娥探月及交會對接任務的模擬仿真、控制計算、數(shù)據(jù)處理、信息可視化等要求，建設適應我國航天飛控中心各類航天任務可視化系統(tǒng)平臺的統(tǒng)一架構(gòu)。”
按照預定計劃，“嫦娥二號”將于10月24日由100公里降到近月15公里，拍攝后續(xù)任務著陸的月球虹灣備選著陸區(qū)圖像。屆時，三維可視化平臺小組一行四人將返回北京航天飛行控制中心，繼續(xù)完成后續(xù)的近月點15公里降軌及升軌等任務。