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浩瀚宇宙,承載著人類無盡的探索夢想。在建設(shè)航天強國的征程中,科技創(chuàng)新始終是核心驅(qū)動力。黨的二十屆三中全會明確提出“完善推動新一代信息技術(shù)、人工智能、航空航天等戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策”,為航天事業(yè)發(fā)展指明方向。
一支扎根于青島理工大學(xué)的科研團隊——山東省空間碎片監(jiān)測與低軌衛(wèi)星組網(wǎng)重點實驗室創(chuàng)新團隊,以自主創(chuàng)新為筆,以服務(wù)國家為墨,在航天測控、太空安全、衛(wèi)星組網(wǎng)等領(lǐng)域繪就了一幅壯麗的科技畫卷。這支由長江學(xué)者特聘教授、英國皇家學(xué)會工藝院終身院士、俄羅斯自然科學(xué)院院士趙正旭教授領(lǐng)銜的團隊,二十余年來深耕空天信息領(lǐng)域,以“自主創(chuàng)新、服務(wù)國家”為使命,在航天測控可視化與遙操作、空間碎片監(jiān)測預(yù)警等領(lǐng)域攻克多項“卡脖子”技術(shù),為國家重大工程提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐,更在服務(wù)地方經(jīng)濟、開拓新質(zhì)生產(chǎn)力賽道上邁出了堅實步伐,成為我國航天事業(yè)中不可或缺的“護航者”。

山東省空間碎片監(jiān)測與低軌衛(wèi)星組網(wǎng)重點實驗室創(chuàng)新團隊
從“幕后”到“臺前”:航天測控可視化技術(shù)的中國突破
“地面人員如何看到飛船的飛行姿態(tài)?”“太空中的對接畫面從何而來?” 這些曾困擾航天工程領(lǐng)域的難題,如今在青島理工大學(xué)山東省空間碎片監(jiān)測與低軌衛(wèi)星組網(wǎng)重點實驗室團隊自主研發(fā)的深空探測實時三維可視化系統(tǒng)中找到了答案。這套系統(tǒng)猶如為航天器裝上了“千里眼”,每秒處理8G數(shù)據(jù),0.1秒內(nèi)完成軌道、姿態(tài)等信息的動態(tài)渲染,讓地面控制人員首次通過直觀畫面掌握航天器的實時狀態(tài)。
2008年團隊接到的首個任務(wù)是為“螢火一號”火星探測器搭建航天測控實時三維可視化平臺,當(dāng)時國內(nèi)航天測控技術(shù)仍處于“數(shù)據(jù)孤島”階段。團隊夜以繼日奮戰(zhàn)兩個多月,建成國內(nèi)首個自主可控的可視化原型系統(tǒng)。這套系統(tǒng)不僅填補了國內(nèi)空白,更在后續(xù)任務(wù)中不斷迭代,參與了50余次國家重大航天工程實戰(zhàn)任務(wù)。從“神舟”系列載人飛船的精準(zhǔn)對接,到“嫦娥”探月工程的月面采樣,實驗室的技術(shù)始終是地面指揮的“控制中樞”。
2013年,“嫦娥三號”攜“玉兔號”月球車成功落月。實驗室團隊基于玉兔號傳回的環(huán)境圖片,在極短時間內(nèi)完成月球表面地形的三維建模,為月球車的路徑規(guī)劃提供了關(guān)鍵支撐。這是我國首次實現(xiàn)月面局部地形的精準(zhǔn)重建,誤差控制在厘米級?!版隙鹑枴敝懫骱脱惨暺骰ヅ某上?,標(biāo)志著探月工程二期“嫦娥三號”任務(wù)取得圓滿成功,中國從此成為世界上第三個掌握月球軟著陸和月面巡視探測技術(shù)的國家。實驗室團隊除了負(fù)責(zé)可視化測控系統(tǒng)的開發(fā)維護外,還開發(fā)了遙操作操控系統(tǒng),該系統(tǒng)是為“玉兔號”月球車在月面巡視而設(shè)計的操控系統(tǒng),是目前我國唯一經(jīng)過工程實踐檢驗的遙操作操控系統(tǒng)。如今,這套系統(tǒng)已成為我國航天任務(wù)的“標(biāo)配”任務(wù)系統(tǒng),為載人航天、深空探測提供了全鏈條技術(shù)保障。

山東省空間碎片監(jiān)測與低軌衛(wèi)星組網(wǎng)重點實驗室創(chuàng)新團隊參加北部戰(zhàn)區(qū)海軍艦艇開放活動
守護太空安全:從空間碎片監(jiān)測到太空環(huán)境治理
太空活動與國家安全密切相關(guān),其重要性日益凸顯。隨著全球航天活動激增,空間碎片成為威脅航天器安全的“隱形殺手”??臻g態(tài)勢感知已發(fā)展為國家戰(zhàn)略的重要組成部分。尤其是在空間目標(biāo)的意圖識別與異常檢測方面,該技術(shù)為軌道運行安全、空間資產(chǎn)保護以及潛在威脅的防范提供了有力的技術(shù)支持。太空環(huán)境治理正逐步發(fā)展成為一個新的航天發(fā)展領(lǐng)域?!翱臻g目標(biāo)異常檢測是空間態(tài)勢感知的關(guān)鍵環(huán)節(jié),是太空交通管理與協(xié)調(diào)的前提與基礎(chǔ)?!睂嶒炇覉?zhí)行主任郭陽博士表示,開展基于多源數(shù)據(jù)融合、人工智能及因果推理等關(guān)鍵技術(shù)的空間目標(biāo)意圖識別與異常檢測的研究,是實驗室下一步的重點研究方向。
跨界融合;青年力量助力“問天”技術(shù)成功“落地”
航天技術(shù)的突破,不僅服務(wù)于星辰大海,更在國民經(jīng)濟中開花結(jié)果。實驗室以“復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)與可視化”為核心,將航天信息技術(shù)輻射至大型科研基礎(chǔ)設(shè)施、海洋裝備等多個領(lǐng)域,形成“一核多翼”的創(chuàng)新格局。
在“中國天眼”FAST建設(shè)中,實驗室作為國內(nèi)唯一獲取其全部建設(shè)圖紙的高校團隊,承擔(dān)了數(shù)字化系統(tǒng)建設(shè)任務(wù),為“中國天眼”的運維及智能控制提供技術(shù)支撐;實驗室參與國家500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡建設(shè),主持500米口徑球面射電天文望遠(yuǎn)鏡(FAST)三維可視化建設(shè)項目,建立了天眼FAST數(shù)字孿生模型和運動仿真系統(tǒng),以數(shù)字孿生、硬件在環(huán)技術(shù)對FAST開展遠(yuǎn)程遙操控、虛實同步聯(lián)動控制、數(shù)字化運維研究,為國家大型基礎(chǔ)設(shè)施遠(yuǎn)程操控及數(shù)字化運維提供技術(shù)支持。在國防領(lǐng)域,“航母甲板高耐蝕耐磨涂層”技術(shù)攻克了海洋高鹽環(huán)境下的腐蝕難題,延長關(guān)鍵部件壽命超50%。

實驗室學(xué)術(shù)帶頭人趙正旭教授指導(dǎo)學(xué)生
實驗室依托青島理工大學(xué)機械與汽車工程學(xué)院測控技術(shù)與儀器專業(yè)建設(shè),構(gòu)建了本碩博一體化培養(yǎng)體系,形成“科研項目+工程實踐+產(chǎn)學(xué)研合作”的特色模式。在高??蒲信c人才培養(yǎng)上,團隊將人才培養(yǎng)作為核心使命。實驗室60余人的團隊中,青年學(xué)者占比超80%,在載人航天、探月和深空探測工程等任務(wù)中承擔(dān)關(guān)鍵角色。2023年,國際天文學(xué)聯(lián)合會將11139號小行星命名為“青島理工星”,這是對實驗室貢獻的認(rèn)可,激勵著新一代學(xué)子投身航天科研,青島理工大學(xué)也成為山東省屬高校中首次擁有專屬小行星命名的高校。
向新而行:繪就航天強國的未來圖景
站在新的起點,實驗室正聚焦太空安全領(lǐng)域,開展空間目標(biāo)異常檢測與風(fēng)險評估、低軌衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)等前沿研究繼續(xù)推進航天技術(shù)在多領(lǐng)域的轉(zhuǎn)化應(yīng)用、人才的高效培育以及新興領(lǐng)域的開拓發(fā)展,為國家科技進步、經(jīng)濟發(fā)展和社會民生改善注入強大動力,成為產(chǎn)學(xué)研深度融合的成功范例。
從航天測控的“幕后英雄”到新質(zhì)生產(chǎn)力的“先鋒軍”,山東省空間碎片監(jiān)測與低軌衛(wèi)星組網(wǎng)重點實驗室的實踐印證了:當(dāng)高??蒲信c國家戰(zhàn)略同頻、與產(chǎn)業(yè)需求共振,便能激發(fā)出創(chuàng)新的澎湃動能。在建設(shè)航天強國的征程中,這樣的產(chǎn)學(xué)研融合樣本,正為更多領(lǐng)域提供可借鑒的“中國方案”。(馮婷)