半島全媒體記者 王麗平

11月4日，神舟十八號載人飛船成功返回地球，在這令人興奮的消息背后，離不開眾多科研人員搭建的保障系統。其中，青島理工大學山東省空間碎片監測與低軌衛星組網重點實驗室利用三維可視化技術，實時呈現飛船運行軌道、位置、姿態以及載荷等信息，“就像為地面指揮人員安上了一雙觀測飛船的眼睛。”

11月4日，記者來到青島理工大學，聽實驗室科研人員講述他們深度參與我國航天任務的故事。

每秒處理8G數據

在青島理工大學山東省空間碎片監測與低軌衛星組網重點實驗室內，有一面巨大的弧形屏幕，通過屏幕可以展示飛船在太空中沿軌道飛行的狀態。

“我們看到的飛船在太空中飛行的畫面，就是通過我們的深空探測實時三維可視化系統來實現的。”山東省空間碎片監測與低軌衛星組網重點實驗室博士盧石磊說。

他介紹，航天器發射到太空后，飛船的空間飛行狀態是難以被直接觀測到的。“在4日凌晨返回的神舟十八號載人飛船，利用我們的系統可以將遠在萬里之遙的航天器在軌狀態放到大屏幕上，呈現在地面決策人員面前，這樣能為地面人員提供更好的決策依據。”

“雖然我們看到的只是一個畫面，但在這個畫面背后卻蘊含著巨大的數據量。”盧石磊說，在航天器運行過程中，會實時回傳飛行器的測控數據，如航天器軌道數據、姿態數據以及運行狀態數據等，每秒回傳到地面的數據有8G數據，三維可視化平臺可以將這些數據在0.1秒內進行“實時翻譯”，驅動北京航天飛行控制中心屏幕上的飛船模型調整位置與姿態，讓地面控制人員可以在第一時間看到飛船“實況”。

盧石磊介紹，除此之外，飛船速度是否與空間站核心艙同步，交互對接時對解鎖旋轉是否正常等，這些在系統內都能顯示。

據介紹，沒有這套系統之前，地面控制人員主要通過數據來推測飛行器的運行情況，回傳回來的都是數字，如距離地球的高度等，而現在就可以看到畫面了。

“我們這個系統已經是一個完善的系統，根據每次任務特點會對系統進行調整就可以。”

助力我國首次進行月球表面地形建立

除了參與載人航天工程，山東省空間碎片監測與低軌衛星組網重點實驗室還在探月工程中也有深入參與。

盧石磊介紹，2013年，嫦娥三號首次落月，落月后，要進行環著陸器運行，在此之前，要為玉兔號月球車制定一個路徑規劃，“這個路徑規劃也是我們的系統制定的。”

“這個地形建立難度很大。”盧石磊說，玉兔號在月球掃描后，將數據回傳地面，回傳到地面的數據主要是衛星圖片，要求他們在最少的時間依據這些數據將地形建立。

盧石磊說，月球表面凹凸不平，且表層有厚達30厘米的月壤，地形建立至關重要。

“地面操控人員要根據地形規劃路徑，月球表面有很多凹坑，那系統里顯示就要是凹坑，如果系統出現錯誤，地面操控人員根據錯的地形就可能做出錯誤的規劃，影響探月工程。”盧石磊說，回傳回來的數據量很大，最終他們利用最短時間就做出地形建立，在系統內同比例顯示月球表面地形，為玉兔號月球車的路徑做了重要參考。

“這是我國首次為月球表面在玉兔號月球車視線可及范圍內首次進行地形建立。”盧石磊說。

未來將主攻空間小碎片監測

說到這套系統，不得不提創始人、團隊學術帶頭人趙正旭教授，“這套系統就是以他原本的70萬行代碼為基礎研發出來的。”山東省空間碎片監測與低軌衛星組網重點實驗室博士李文博說。

趙正旭工作中

趙正旭是我國1977年恢復高考后的首批大學生，后來踏上了前往英國的學習之路，成為我國較早開展航空領域計算機研究的學者之一。回國后，于2008年牽頭組建了創新團隊，開始了航天測控可視化技術攻關中。

面對像天書一樣的軌道數據，趙正旭和團隊成員迎難而上，在實驗室開始了航天技術攻克。

最終研發的深空探測實時三維可視化系統及地外遙操控作業平臺，打破了國外對我國的技術封鎖，為我國載人航天、深空探測、探月工程及空間站建設提供了精確實時的三維可視化技術手段。

山東省空間碎片監測與低軌衛星組網重點實驗室執行主任郭陽介紹，這套系統能在地面將各類航天工程測控任務三維、立體、實時地加以還原，填補了國內該領域的科研空白，相關指標達到國際領先水平。目前已經廣泛、深度參與了載人航天工程“天宮”系列、“神舟”系列和空間站建設、探月工程“嫦娥”系列、火星探測“天問一號”任務等多個國家重大航天工程。

趙正旭于2021年榮獲“齊魯最美教師”稱號。

“我們學校在空間信息領域形成完整本碩博人才培養體系，以英國皇家學會工藝院院士、長江學者特聘教授、北京航天飛行控制中心特聘專家趙正旭領銜，形成以院士引領、泰山學者領銜、60多位青年學者組成的實驗室團隊。”山東省空間碎片監測與低軌衛星組網重點實驗室執行主任郭陽介紹，學校目前共承擔53次航天工程任務，鑒于學校在歷次航天工程任務的貢獻，2023年12月，國際天文學聯合會將11139號小行星命名為“青島理工星”，成為山東省屬高校中首次擁有專屬小行星命名的高校。

郭陽介紹，下一步，實驗室將主要開展對太空小于10cm的空間小碎片進行監測，“這項工作在國內還沒有成熟的平臺來監測，目前主要通過陸基天文觀測設施實現，只能觀測到10cm以上的碎片，我們希望在這方面能有更大的突破，為祖國的航天事業繼續貢獻力量。”