報道時間：2024年12月2日
媒體來源：大眾日報
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探索浩瀚宇宙，發展航天事業，建設航天強國，是我們不懈追求的航天夢。隨著航天科技的不斷創新，中國的“問天之路”正越走越深遠。近日，圍繞航天測控核心技術攻關，空天信息發展的現狀、挑戰以及年輕科研人才培養等，記者專訪了俄羅斯自然科學院院士、英國皇家學會工藝院院士、山東省空間碎片監測與低軌衛星組網重點實驗室首席科學家、高端裝備數字孿生與可視化遙操作山東省工程研究中心技術帶頭人趙正旭。
0.1秒內，數據“翻譯”成畫面
飛船在太空軌道上運行，而太空中又沒有架設攝像機，地面控制人員是如何在第一時間看到飛船飛行實況，如何知道它的飛行姿態、角度的呢？普通大眾在直播中看到的飛行、交互對接等畫面又是來自哪里呢？
青島理工大學機械與汽車工程學院教授趙正旭帶領團隊研發的深空探測實時三維可視化系統，回答的正是這些問題。
“飛行器運行過程中有軌道，但是通過數學算出來的理論軌道與實際運行軌道有誤差，它的姿態、角度、位置會發生偏離。就像我們開車需要看導航畫面一樣，地面控制人員也需要看到實時畫面來調整飛行器的狀態，所以我們就研發出了深空探測實時三維可視化系統。”趙正旭給出了一個形象的解釋，“雷達、光學相機等實時傳回的數據，我們的系統可以在0.1秒內進行‘實時翻譯’，形成畫面。”
這樣一套猶如為我們開啟“萬能視角”的航天測控技術，曾是我國航天事業的一個“卡脖子”技術問題。“在沒有這套系統之前，地面控制人員只能通過數據來推測飛行器的運行情況，但是地面控制人員很多，每個環節有每個環節的任務，他們可能只知道自己環節的情況，不知道其他環節的情況，有了這套系統之后，等于把所有環節都串起來，呈現的是實時空間態勢，通過直觀畫面的展示，為地面控制人員進行操控指揮提供決策支持，也讓普通老百姓對‘飛天’有了更直觀的感受。”趙正旭說。
問題難在哪兒？當時，國內航天測控可視化技術剛剛起步，技術和人才基礎都非常薄弱。“當時我們國家這方面的技術還是碎片化的，就像一個個孤島，沒有形成體系，也沒有形成標準規范，更沒有擁有自主知識產權。”趙正旭是恢復高考后的首批大學生，后來前往英國深造，成為我國較早開展航空航天領域計算機研究的學者之一。2008年，他牽頭組建了創新團隊，一頭扎進了航天測控可視化技術攻關中。
趙正旭接到的第一項任務是中國首次火星探測任務——“螢火一號”發射任務。接到任務后，他們夜以繼日地干了兩個多月，建成了我國航天領域第一個三維可視化平臺的原型系統，成功為“螢火一號”的發射提供了護航保障。
“我們的操作系統完全是自主的，不依賴于國外技術。”有了“螢火一號”的成功，趙正旭和團隊又相繼承擔了國家載人航天工程、探月工程及火星探測任務等50余次實時可視化飛行控制與指揮任務。
尋找太空碎片
從“神舟六號”到如今的“神舟十九號”，再從“嫦娥二號”到“嫦娥六號”，以及“天問一號”“天問二號”，趙正旭均全程參與了護航保障任務。在他看來，中國航天事業從無到有、從弱到強，不能簡單地用“突飛猛進”來形容，“看上去這些年來發展非常快，實際上是穩扎穩打，一步一個腳印地穩步發展起來的。”趙正旭表示。
“我們國家既鼓勵民營資本進入商業航天領域，推動一批民營商業航天企業快速發展，同時對于尖端的、短期沒有商業回報的，由國有企業、國家資本來推動，這樣將政府力量與市場機制充分結合，就能實現資源配置效益最大化和效率最優化。”他說。
趙正旭認為，政策上的支持，有利于構建健康、良性、富有活力的載人航天競爭發展新格局。“現在國家不斷加大政策牽引力度，地方政府也積極給予產業落地支持，技術、資本、人才等資源加速聚集，為中國的商業航天發展創造了良好的條件，未來商業航天必然會有更廣闊的發展空間。”
趙正旭目前所在的山東省空間碎片監測與低軌衛星組網重點實驗室，正是以青島理工大學為牽頭建設單位，以國家航天局等3家單位聯合成立的“空間碎片監測與低軌衛星組網聯合實驗室”為基礎，聯合東方航天港陸海空間（煙臺）信息技術有限公司、山東緯橫數據科技有限公司共同建設。實驗室定位于服務國家載人航天、深空探測、空間碎片監測預警和低軌衛星組網等工程。
眼下，山東省空間碎片監測與低軌衛星組網重點實驗室正在開展對太空5毫米以上的空間小碎片進行監測、編號。“一些很小的太空垃圾，哪怕是一塊指甲蓋大小的油漆，對運行的飛船都會產生殺傷力。所以我們的任務就是去發現它們，監測它們的運行軌跡，以避開它們或者對飛船加保護層。”趙正旭說，目前國外領先技術已經能夠監測到5毫米以下的碎片，他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。
青年科技人才是航天事業主力軍
航天事業發展離不開人才。趙正旭多次提到青年人才的重要性，他說，在自己參與過的重大工程中，到處能看到年輕的面孔。“我們的青年科技人才是航天事業人才隊伍的主力軍，共同鑄就了航天領域的創新力量，可以說，我國航天領域的年輕人后生可畏。”
趙正旭以當年參與“嫦娥二號”實時可視化飛行控制與指揮任務的團隊為例，“我們當時團隊平均年齡是32歲，基本都是一幫年輕人，從本科生到博士生都有，像我這種年紀的寥寥無幾。”
高校是培養科研隊伍的主戰場。趙正旭認為，要不斷打破傳統的評價體系，為青年人才創造更多的成長機會。“年輕人既有拼搏精神，又有鉆研精神，所以我們應該大膽地給予年輕人更多的機會，將更多教育資源、科研資源讓給年輕科研人才，讓他們擔主角、挑大梁，并給予充分的試錯安全感，讓他們敢于試錯，敢于創新。”
據了解，青島理工大學在空間信息領域已經形成完整的本碩博人才培養體系，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。
科研之路永無止境。趙正旭說，在航天信息領域，還有很多工作亟待去做，比如信息和數據的備份、轉存和讀取。“就像你20年前寫過的一篇文章存儲在了當時的磁盤里，再過20年還有系統能讀取出來嗎？”他說，目前團隊正在攻克的難題之一就是研發一套系統，可以讀取任何時期的數據，以適應航天事業的迅猛發展。
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