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走近嫦娥三号背后四个“守望者”的探月梦
• 2013-12-20 • 来源:科技日报
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随着嫦娥三号两器互拍的图片映上北京航天飞行控制中心大屏,这里连续奋战多日的“守望者”们终于可以放松一下紧绷的神经。

在嫦娥三号探访“月宫”期间,这些为其牵引指路的科技工作者们是当仁不让的功臣,其中由四位博士组成的精英群体尤为耀眼。

 

吴风雷:金牌博士情牵“嫦娥”

2013年9月在北京召开的国际宇航大会上,一位年轻的学者用流利的英文,向与会专家介绍着嫦娥三号任务的相关情况。现场来自国内外航天界的知名专家都被他独到的见解所吸引。他就是北京中心总体室副主任吴风雷。

曾以最高分获得国际空间大学硕士学位的吴风雷,获得过10余项国家级科技进步奖,2项申报专利,3项科研成果填补了国内空白,是北京飞控中心的“金牌博士”。屡建奇功的他,而今又担负起嫦娥三号测控通信指挥部飞控组秘书长的重任。

“嫦娥三号”任务没有经验可借鉴,没有资料供参考,对接手不到两年的吴风雷来说是项严峻的挑战,每一步都让他如履薄冰。他把自己当成一名小学生,只要是有关嫦娥的会,无论大小都参加;只要是有关嫦娥的文件,不分系统都要认真研究。几个月下来,他把任务状态摸了个门清。

搞总体的人都知道,组织协调是基本功。嫦娥三号技术状态新,许多状态的确定都需要与研制部门沟通协调。为了制定出一套完美的飞控方案,吴风雷带领攻关小组不知进行了多少次技术讨论,几乎踏破了协作单位的门槛,把一肚子的问号变成了一个个叹号。

两年的“嫦娥”时光,让他的生活进入这样一种状态:基本没有双休日,通常每天晚上12点才回家。遇到问题,常常超过深夜1点。有一次他11点就加完班,竟让家人惊喜万分。

“选择了航天事业,等于选择了另外一种生活方式。”吴风雷说,开弓没有回头箭,犹如飞控一样,整个过程不可逆转,只有起飞、进入地月转移轨道,飞向深空……

 

李立春:为月球车画“地图”

暗灰色的月面,凹凸不平的撞击坑,大小不一的陨石……遥操作厅大屏幕上,一幅月球地形图立体地展现,让人身临其境。这不是普通的图像,它实时还原了月球表面的真实环境。

“这就像是我们平时开车需要使用电子地图一样,月球车在月球上行驶,同样需要地图。”北京飞控中心李立春博士说。他就是为月球车画“地图”的人。

“嫦娥”落月并进行科学探测,是中国航天史上的第一次。北京中心作为嫦娥三号任务的遥操作中心,承担着遥操作控制、月面巡视、地形建立等系列重任,通俗地说月球车能否顺利行驶,能否实施勘察都完全依赖于北京中心科技人员的控制。真实还原月貌是遥操作的关键一环。然而,为月球车画“地图”谈何容易。研究航天器视觉导航的李立春,博士一毕业就主动请缨承担了这项重任,成为了嫦娥三号任务“巡视器探测遥操作软件”副主任设计师。

月球车对月面的地形条件要求非常的苛刻,如果不能给它准备一份准确的“地图”,可能带来不可估量的损失。李立春要在10多分钟内,完成对十余组图像的分析处理,并且要快速还原出月貌,对图像处理软件的可靠性、实时性和自动化程度都提出了很高的要求。

李立春深知实战不允许失败。为此,他提出了十几种图像感知处理方案,并在很短的时间内研制出了嫦娥三号探测器图像接收分析处理系列软件,实现了巡视器在月球上行走时能看得见,还能测得准。

完成这些,他还不满足。“万一月球车在月球遇到障碍怎么办?受到干扰怎么办?”他又提出了视觉系统自标定方案。这一方案为我国首次地外天体的成功巡视探测增加了新的砝码。

 

韩松涛:“深空测量魔术手”

中国卫星发射总部的会议室内,一场无声的较量正在进行。这是深空测量数据测试现场,来自国内外的十多名专家正通过分析比对选出最优的结果,这将直接关系到嫦娥三号任务的测定轨精度。整个会议室被紧张的气氛笼罩着。

最终,北京飞控中心的处理数据分析结果以精度最高、误差最小得到了专家的一致认可。韩松涛博士笑了,但其中艰辛,只有他最清楚。

嫦娥三号任务中,北京飞控中心是深空干涉测量信号处理中心。接收处理38万公里之外传回的探测数据,对该中心来说还是第一次,数据处理分析主岗的韩松涛的压力前所未有。

“从收到探测数据到拿出可以应用的科学数据,是一个非常复杂、艰难的过程。”他说,“相对于传统的测量处理技术,干涉测量技术的种类繁多,数据庞杂,成几何级数增长,而我们要在10分钟内完成海量数据的处理,还要保持极高的精度。”

雷达专业毕业的韩松涛从零开始,最终研究出了高精度信号处理和大动态航天器自适应模型重构算法,开发出了北京中心干涉测量数据处理软件,极大地提高了深空数据处理效率和精度。

海量的数据在他的手中神奇地被一一分解,为此,同事们给他取了个很时尚的别名——“深空测量魔术手”。

 

王保丰:让月球车拥有一双明亮的“眼睛”

“视觉定位”被誉为月球车的“眼睛”,直接决定着月面环境信息能否第一时间传到地面,为科研人员正确决策提供依据。此前,世界上只有少数发达国家才具备这种技术,在我国一直属于空白。这块难啃的硬骨头落在了视觉导航研究学科带头人——王保丰博士肩上。

“眼睛是人类心灵的窗口,月球车的‘眼睛’是探索太空的基础”。他在工作笔记的扉页上写下了这段话。他从学习国外巡视勘察方面的成功经验入手,资料看了厚厚一摞,笔记写了足足10万多字。他一次次撰写方案,又一次次推倒重来。

《众人划桨开大船》是王保丰会唱的少数歌曲中最爱的一首,因为他十分注重这个道理。在他带领下,由7人组成的“视觉导航研究创新团队”迎难而上,刻苦攻关,捷报频传,先后突破了月球车相机的精确标定、视觉系统图像匹配等多个难关,为月球车设计了一双视角宽广、明亮的“眼睛”,确保月球车在月球上畅通无阻。

 

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