实现探月全过程全任务可视化！汕企“航宇”助力“嫦娥五号”探月
12月17日1时59分，“嫦娥五号”返回器着陆于内蒙古四子王旗大草原，圆满完成我国首次地外天体采样返回任务！这是人类探月历史60年来由中国人书写的又一壮举，也是人类时隔44年再次从月球带回月壤，标志着我国探月工程“绕、落、回”三步走收官之战取得了圆满胜利。记者了解到，本次“嫦娥五号”的型号保障任务有着来自汕头的科技企业——中国航天科技集团五院控股上市公司中国卫星旗下广东航宇卫星科技有限公司（下称“航宇卫星科技”）的科研团队贡献的一份力量。“航宇卫星科技”科研团队如何充分发挥新一代信息技术优势，助力我国航天事业的发展？记者近日走访该企业进行采访了解。
“孪生兄弟”让探月全程可视化
“我们公司的数字孪生三维可视化团队承担了此次嫦娥五号探月任务中的三维态势软件研制和月壤采样环境构筑两项任务。”航宇卫星科技卫星数据应用事业部技术总监唐立才说，并现场演示了团队研发的“数字孪生在轨运行监视系统”。记者看到，通过技术人员的一番操作，该系统的屏幕上出现了“嫦娥五号”的模拟运行画面，近月制动、组合分离、月面着陆、月壤采样、月面起飞、月轨对接、月地转移等过程都一一呈现在眼前。
据唐立才介绍，这是系统通过将实时接收到的航天器对接真实轨道、姿态和遥测等数据资源进行快速“解读”，“孪生”出的航天器真实工作场景，实现了“嫦娥五号”的全任务全过程飞行状态可视化监视。
“系统可以根据不同任务段的显示需求，自由变换显示场景和画面，直观展示探月任务状态。一些任务执行的细节，包括月壤采样的钻取和表取等，我们在地面都可以全程监控到，相当于地面监控人员的一双眼睛。”唐立才表示，月壤采样环境构筑则突破性地运用AR技术，融合三维打印、激光测量等多项技术对月壤采样环境进行重建。在探测器落月后，通过AR技术，地面工作人员可以获得立体的三维月表图像，仅20分钟左右就可以重建一个“孪生月表”，达到毫米级的精度，以供科研人员进行试采样，帮助指挥人员更为准确地下达探测器的动作指令。他告诉记者，“嫦娥五号”携带的能源有限而珍贵，这样可以尽可能地避免“试错”导致的能量过多消耗。
发扬航天精神不懈探索攻坚克难
“嫦娥五号”任务是我国“探月工程”的第六次任务，也是截至目前中国航天最复杂、难度最大的任务之一。据了解，在之前的“嫦娥三号”“嫦娥四号”探月任务中，航宇卫星科技科研团队顺利圆满地提供了数据处理与可视化、任务规划验证等技术保障，实现工作场景的“虚拟仿真”。
“和嫦娥四号不同的是，嫦娥五号任务是轨道到月面再到轨道的运动状态，在奔月、绕月、落月、采样、返回、对接、降落等多个环节上包含了很多新的关键技术点，涉及到较为复杂的轨道参数计算等，对我们来说是一个很大挑战。”航宇卫星科技总经理邓文浩说。
据邓文浩介绍，在“嫦娥五号”任务执行前，公司的科研团队首先根据某基地的任务需求和技术指标，对该系统进行设计开发，随后通过大量模拟数据进行验证和不断调试，完善系统程序的运行。“要确保航天器在实战时没有一分一毫的失误，一次成功。这也是航天精神的一部分。”他说，在“嫦娥五号”任务执行时，唐立才带领的科研团队兵分两路，前方团队负责在测控大厅开展支持辅助工作，后方团队保障机器、软件的正常运作，日夜坚守，经受住了实战任务的严峻考验，最终圆满地完成了任务。“当五星红旗在月球展开的那一刻，我们深深感受到作为一名航天人的骄傲和自豪。”邓文浩感慨地说。
航天科技落地服务经济社会发展
目前，航宇卫星科技结合多年来参与探月、空间站、北斗等国家航天重点工程任务经验，已经初步形成了航天器在轨数据、生产测试数据、遥测遥控数据等领域的数据采集解析、数据治理、数据判读、消息传递及数据可视化应用等完整软件技术实现能力。这些先进的航天科技能否进行合理地推广应用，成为经济社会发展的强大推动力？邓文浩表示，这种数字孪生技术可以大量运用在高端制造业、智慧医疗等领域。
“比如说，设备制造厂商想要得知已卖出的设备产品的运行情况，可以运用这个数字孪生系统，远程收集设备实时运行的有关数据，实现设备的在线可视化监视。因为设备制造厂商比设备使用厂商对设备产品更为熟悉了解，通过在线可视化监视，专业技术人员可以在设备运行时提前介入、及时维护，降低设备的在线故障率和设备运行成本。”邓文浩介绍，“数字孪生驱动的智能制造”是近日中国工程院发布的机械与运载工程领域十大工程研究前沿技术，该技术的应用落地，将对推动传统产业转型升级起到重要作用。此外，公司也正在探索该技术在医疗领域方面的应用，“如果可以孪生医院手术室、重症监护室场景，就能实现远程医疗力量协助、远程监护，能缓解医疗机构的人力需求压力等。”他表示。
据了解，近年来，航宇卫星科技致力于利用大数据和航天技术优势服务汕头经济社会发展，包括与我市医院合作打造“远程医学影像平台”“互联网医院”，推动医疗信息化；利用北斗、遥感等卫星大数据技术，开展多个广东省大数据示范项目，服务城市的综合规划管理及水利应急救灾等，积极探索，为推动我市经济发展、造福民生贡献科技力量。
记者手记：精益求精 勇攀高峰
备受关注的“嫦娥五号”探月成功“挖土”归来，举国振奋欢庆——中国航天又创造新的历史！近年来，我国航空领域捷报频传，在中国航天事业一次次取得重大成就的背后，汇聚了全国数千家科技企业、数万名科技工作者的智慧力量和辛勤汗水。
“嫦娥五号”任务艰巨，面对系统开发过程中遇到的各项新技术、算法，在各种严苛的技术指标要求下，航宇卫星科技项目团队不懈探索、协同攻坚、勇于创新，一路披荆斩棘，经过无数次的试验与验证，最终圆满地完成了任务。
航天工程是特大系统工程，研究环境的特殊性决定了它在高新技术中极具风险与挑战，打造高质量的航天产品是安身立命之本，一颗螺丝钉、一个组装件、一个计算数据都要求精益求精。技术的每一次突破、工程的每一步跨越，是航天技术人员对“100%的成功率”的执着追求，更体现了他们严谨细致、务实求真的工作精神态度。他们肩负着振兴中华民族的重任，牢记党和人民的重托，坚定信念，勤学习、善钻研，勇攀高峰，谱写了航天事业的壮丽篇章。他们是民族的骄傲，更是我们学习的榜样！
作者 | 汕头融媒记者 蔡僖婕
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