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三维实时可视化技术助天舟二号“万里穿针”

发布人:机车学院时间:2021-06-18浏览:

近日,我国天舟二号货运飞船与空间站天和核心舱成功实现自主快速交会对接,“万里穿针”技术再现太空。在这个过程中,青岛理工大学复杂网络与可视化研究所航天可视化团队研发的三维实时航天可视化技术提供了技术助力。

据了解,空间交会对接是载人航天活动的三大基本技术之一,是实现空间站和空间运输系统的装配、回收、补给、维修、航天员交换及营救等在轨服务的先决条件,复杂度高、精准度高,对自主性和安全性要求都极高。此次天舟二号与天和核心舱的交会对接是我国在轨进行的第2次快速交会对接,实现自主入轨和交会对接,全程不需要人工干预。之所以对这样重大工程也有“放手不管”的底气,是因为在地面的控制中心,青岛的三维实时航天可视化技术分秒不停地还原着飞船在太空的实时状态,确保对接过程“尽在掌握”。

据青岛理工大学复杂网络与可视化研究所航天可视化团队郭阳博士介绍,天舟二号在对接过程中会实时向地面回传大量数据,透过这些数据,地面工作人员得以了解飞船的相对位置、坐标、姿态等信息。但在对接过程中,天舟二号的速度可达每秒钟8千米,“瞬息万变”的运动过程对控制中心的数据分析和掌握能力提出了极高的要求。地面的工作人员必须第一时间从数据中“读出”飞船实况,以确保自主对接顺畅进行;但飞船每秒传回的数据足足有8G之多,而且都是相对原始的数据,要靠人工把这些数据“吃透”就必然存在时间差,无法做到实时跟进。这时候,就需要三维实时航天可视化技术发挥作用。

“我们搭建了实时转化系统,在收到飞船发来数据的0.1毫秒内,就可以对原始数据进行‘翻译’,从而驱动控制中心屏幕上的飞船模型调整姿势,与太空中的飞船保持同步。”郭阳说,“如此一来,飞船在空中的状态几乎得到了实时再现,飞船即使‘相隔万里’也仿佛‘就在眼前’,地面的工作人员可以在第一时间看到其变动,为地面控制中心的下一步决策提供依据。”

据悉,青岛理工大学复杂网络与可视化研究所航天可视化团队已经参与并圆满完成了包括“嫦娥工程”系列任务、“天问一号”火星探测任务、中国首个空间实验室“天宫一号”等在内的多个航天工程,为我国航天事业发展贡献了“青岛力量”。