戈壁大漠崛起创新“梦之队”
发稿时间:2024-11-07 12:18:00 作者:郭芳 甘戈 刘奕君 戚辰飞 来源: 解放军报
11月4日,神舟十八号载人飞船顺利返回,航天科技工作者们深受鼓舞,倍感振奋。
酒泉卫星发射中心,刚刚圆满完成神舟十八号载人飞船返回测控保障任务的贾高工,正带领团队紧锣密鼓地撤收装备。
恰在此时,喜讯再传:贾高工带领的科技创新团队,荣获第四届“天智杯”人工智能挑战赛一等奖。
今年,该单位其他创新团队也收获颇丰—“瞭望”团队获全国大赛特等奖,“智鹰”团队在全国智能无人系统应用挑战赛中取得佳绩……
大漠戈壁,这个创新“梦之队”的创新成果如雨后春笋,不断在航天科技领域实现一个又一个突破。
采访中,广大航天科技工作者的一句话令人动容:“扎根大漠,逐梦航天,我们永远做航天事业的追梦人!”
“大漠捕手”锁定精彩瞬间
“火眼金睛”看清飞船身影
“发现目标!”11月4日1时24分,伴随一声口令,神舟十八号载人飞船返回舱出现在设备图像中,酒泉卫星发射中心景象测量团队的设备镜头稳稳跟上目标。
“我们是最早迎接航天员回家的人。”凝视搭载3名航天员的返回舱如同流星一般进入大气层,景象测量团队负责人贾高工自豪地说。
迄今为止,该团队已经连续7次将神舟飞船返回的精彩画面传出。
时间回到2021年,神舟十二号载人飞船返回在即。此前,历次神舟飞船返回电视直播中,观众们看不到返回舱开伞、落地等精彩画面,只能看到模拟动画。对此,贾高工提出一个大胆的设想——让飞船返回景象实时清晰展现出来。
这一想法得到了该单位领导的大力支持。他们迅速组建一支主攻景象测量的创新团队,并于不久后正式受领神舟十二号载人飞船返回景象测量任务。
“当时,大家的目标非常明确,那就是改写返回画面采取模拟动画展现的历史,让全世界实时见证中国航天员回家之路。”一名工程师说。
为进一步了解着陆场的地形地貌,团队成员顶着40℃高温,深入戈壁滩实地勘测,获取第一手信息资料;由于缺乏技术研发模板,贾高工根据多年的光学测量经验,带着骨干加班加点,摸索构建出一套完整的测量设备技术系统。
“想要捕获清晰的返回舱落地景象,就要将测量设备布设在核心着陆区,这对设备设计提出了更高要求。”一名工程师介绍,他们充分考虑到返回舱落点不确定、核心着陆区无传输图像的通信网络等现实情况,决定自主研发出一套全新的无线通信系统。
当大家摩拳擦掌准备一展身手时,系统却在测试环节卡了壳——
高清图像传输时有卡顿;光电设备引导误差较大,目标无法捕获;图像传输存在较大延迟,后端操作手无法及时决策……
面对一连串难题,团队成员迎难而上,充分发挥专业特长,创新设计光电设备误差标定方法和后端操作决策训练模式,将难题一一破解。
2021年9月17日,团队迎来神舟任务的首次考验。贾高工回忆说:“从光学设备布控到着陆场那天起,我的心就跟着悬在半空中,直到飞船返回景象的高清画面被逐一捕获,我的心才真正落了下来。”
那次任务中,该景象测量团队顺利获取返回舱从开伞到落地的全程彩色高清景象,中国航天员实时返回的画面,第一次精彩呈现。
随着职能使命的拓展,近年来,这些“大漠捕手”历经多次任务考验,练就“火眼金睛”的本领。
在神舟十三号返回任务中,他们再次第一时间捕获目标并连续跟踪,及时拍摄到飞船主伞打开、抛防热大底、氧气排放、反推点火等关键时段景象。
“捕捉并呈现这些‘最美瞬间’,是中国力量的展现。光学测量设备就是我们的‘眼睛’,我们要用它瞄得更准、看得更远!”贾高工自豪地说。
2024年9月23日,人民大会堂掌声雷动,习主席亲切接见了探月工程嫦娥六号任务参研参试人员代表,贾高工作为该单位科技人员荣列其中。
“习主席说,探索浩瀚宇宙,建设航天强国,是我们不懈追求的航天梦。”贾高工感慨地说,“从事航天光学测量,我也在奋斗中实现了梦想。”
为了快速捕获嫦娥六号返回舱并获取清晰景象,贾高工凭借多年经验,第一时间组织团队到着陆场进行实地勘察。他们绘制了着陆场地形图,结合任务通信需求,确定落点测量设备无线电通信方案。而后,他又带领团队赴相关科研院所,实地了解航天器返回任务特点。
拿到任务所需的第一手资料后,团队却压力倍增——他们发现,返回舱目标小、速度快,设备捕获跟踪难,且缺乏有效的训练手段。
“发现问题就是解决问题的开始。”贾高工带领团队人员,连续攻关,设计出一套基于增强现实技术的“模拟训练系统”,使操作手如同在任务现场一般开展训练,极大提高了捕获目标的稳定性。
嫦娥六号回收任务中,航天器距地面还有10多公里时,就被“捕手”们成功捕获。操作手何宇说:“确实飞得快,过程中我都不敢喘气。经过训练,我心里非常有底。我们捕获的精彩画面,在直播画面中呈现出600多秒!”
“最强大脑”比拼智能算法
“戈壁黑马”勇揭太空榜单
“用时最短,精度最高,获胜!”不久前,随着裁判员的裁决,“遥望”团队获得第四届“天智杯”人工智能挑战赛一等奖。
“天智杯”人工智能挑战赛,是航天领域的顶级赛事,各大高校、科研院所广泛参与,群英荟萃。这个来自戈壁的科研团队从上千支参赛队伍中脱颖而出,连续两次摘得桂冠。
“报名参赛就是奔着交流学习和解决难题去的,根本没想过夺不夺冠。”团队负责人贾高工赛后谈道,“我们第一次参赛的时候,完全是摸着石头过河。拿了第一,大家都称我们是‘戈壁黑马’。”
从默默无闻的小团队,到如今一鸣惊人的“技术大拿”,这匹“戈壁黑马”究竟如何练就“最强大脑”?
时间回到10年前,那时贾高工刚刚博士毕业来到酒泉卫星发射中心。“我从小就对航天事业充满向往,想为中国航天事业添砖加瓦。这里,是距离航天梦最近的地方。”他说。
很快,他担任某课题组长,发挥技术专长,成功研制出某型测量系统,被广泛推广应用,填补了任务段测量数据空白。随着不断探索、学习、积累,他成长为单位的技术骨干。解决科技难题、突破创新难关,成为他的努力方向。
为鼓励科技创新,该单位专门设立科研训练中心,提供完善的软硬件条件。贾高工几乎天天泡在科研训练中心,潜心钻研技术难题。一名前辈评价说:“把技术难题交给他,就是他最大的快乐。”
随着科研创新氛围越来越浓,该单位专门成立“遥望”科技创新团队,集中力量开展攻关。
“遥望”团队首次亮相,是在第三届“天智杯”人工智能挑战赛上。
“遥望”团队面临的难题是如何确定太空中卫星的轨道。众所周知,确定单个卫星的轨道数据,就需要大量计算作为支撑。
“核心在于算法。一方面要解决轨道变化中诸多不确定因素给建模带来的困难;另一方面,计算量巨大,要赢得比赛,就要算得更快、更准。”担任领队的首席专家这样解释,“就像我们做数学题,不是看你的腿能跑多快,胳膊力气多大,而是看你的脑子会不会算。”
团队成员根据任务明确了分工:一名工程师负责轨道动力学模型,一名工程师利用人工智能进行运筹学方面的优化,贾高工负责代码和效率优化。
任务进程比想象中缓慢。为了达到最好的效果,每个队员都专注于自己的分系统,整个系统却始终没运行起来。
“先实现基本功能,哪怕是用最简单最朴素的办法。完整的功能实现了,再用系统思维去分析,做整体上的把控。”带队专家的话提醒了大家。
很快,一个不那么聪明的“大脑”搭建好了,他们先把当前的短板补齐,然后发现新的短板,继续攻关……
经过一轮轮的迭代升级,“大脑”的各个“神经元”紧密连接在一起,系统速度和精度有了明显提升。
“其实我们采用的数学模型并不复杂,甚至可以说是特意选取了一个基础模型,从而减少变量带来的影响,专注于对数据的分析验证,挖掘规律,反复校正,从而提高精度。”贾高工一语道破“天机”。
预赛比完,“遥望”团队以巨大的优势领先。决赛阶段,他们更是半小时就完成比赛,比其他队伍遥遥领先,交出了用时最短、精度最高的完美答卷。最终,他们以预赛第一、决赛第一、综合排名第一的绝对优势夺冠!
评委们给出这样的评价:“‘遥望’团队的表现告诉大家,用最朴素的方法也能创造性地解决最前沿的难题。从此,在这个领域又多了一支值得关注的强队。”
今年,“天智杯”人工智能挑战赛已举办到第四届,“遥望”团队再次出击、强势夺魁。
在该单位年度科技创新大会上,贾高工说:“没有浓厚的科研氛围、优秀的科研硬件条件、良好的科研人员待遇、宽松的学术交流氛围,这些成绩的取得就是无源之水、无本之木。”
“数据深耕”探寻背后规律
“沙里淘金”预报精准落点
酒泉卫星发射中心指控大厅的大屏上,“热烈祝贺神舟十八号飞行任务圆满成功”的红色喜报格外耀眼。落点预报岗位上,工作人员兴奋地拨通了一个号码:“刘工,您开发的软件系统再次精准预报了落点!”
电话另一头,刘工程师喜出望外:团队艰难攻关的成果,再次解决了航天器落点高精度预报的难题。
回想当年,还是助理工程师的刘工程师,刚刚加入单位科技创新团队。那时,团队面临落点高精度预报这一亟待攻克的课题。
谁也没有想到,刚加入攻关团队的“新人”竟成了解决这一难题的“带头人”。
年轻的刘工程师很有信心:“我们的优势在于这么多年来积累的试验数据,要让这些数据‘开口说话’。”
随后,他与团队成员一起,深入分析大量历史数据,并基于海量数据中的规律,对不同类型的航天器分别进行动力学建模,提出了有效的落点预报算法。他编写的数据修正软件有效提高了预报精度,将返回式航天器的搜索周期极大缩短。
从“0”到“1”的突破,只是一个基础。科技创新的道路必定布满荆棘。
2018年,团队受领了“天宫一号”的“回家之旅”预报任务。“天宫一号”返回地球的过程中,由于轨道下降较慢,会在高层大气中受到很大的扰动,这也意味着计算误差很大,落点预测难度很高。
刘工程师主动到兄弟科研单位学习调研,研究目标落点预报技术和方案。他分析处理了大量雷达测量数据,结合与目标外形相似的其他目标气动参数素材,先后计算出数十条不同情况下的气动参数。
经过3个月的艰辛付出,刘工程师所在团队最早最准预报出目标落点位置,圆满完成任务。
虽然工作很出彩,但面对荒漠戈壁的艰苦环境,一直在大城市生活学习的刘工程师也曾打过“退堂鼓”——
执行任务有时要机动数千公里,住帐篷、吃干粮是家常便饭;任务地域夏天气温高达50℃,冬季气温低至-20℃,一年四季风沙肆虐……
一次刮沙尘暴,刘工程师冒着遮天蔽日的黄沙回到宿舍,却发现屋里也蒙上一层厚厚的沙尘。“这让人怎么静下心搞科研啊?”巨大的心理落差令他有些迷茫。
扎根戈壁30多年的一位老高工语重心长地对刘工程师说:“当年,我也有过你这样的困惑。苦地方、累地方,正是逐梦航天好地方。咱们能用自己所学,投身中国航天这项伟大的事业,吃点苦不值得吗?”
前辈们的坚守奋斗,感染着风华正茂的新成员。在荒漠、石滩、湿地、芦苇荡里,这位爱笑的年轻人,用一个个经纬度修正值,指引着搜索分队前行。他们穿越沙尘暴,战胜严寒酷暑,一步步向目标靠近。
功夫不负有心人。在前辈们的指导下,刘工程师很快成长为创新团队骨干,取得多项国家级创新成果。
某任务中,由于航天器实际落点偏离理论值较大,落点预报难度很高。刘工程师所在团队紧前开展专项攻关,通过认真分析飞行数据,精准修正阻力系数等,实现落点精准预报。
“我们有着数十年历史数据的积累,就像拥有一座数据富矿。通过‘沙里淘金’般的数据挖掘,我们找到了规律和方法。”虽然刘工程师说得轻描淡写,但记者了解到,该团队研发的这套数据测算方法精准管用、准确快速,将预报精度提高了两个量级,有效填补了该领域空白。
敲下最后一行代码,刘工程师往后仰了仰僵硬的脖子,挂钟的时针早已跨过午夜12点。他刚刚完成落点高精度预报系统的第20次版本更新。
“一个人的技术再过硬,也是有限的,全体航天科技人员都过硬,才能担起重任。”团队中,一批年轻科研人员正在快速成长——
一名95后工程师,完成了测控装备某分系统升级的主要工作;一名00后助理工程师,编写数十万行代码,助力某计算机软件升级改造……
“团队干的是开创性工作,我实现了自己的价值”“被组织认可,被事业需要,是何等幸福”“能为航天事业贡献自己的力量,我挺骄傲的”……采访中,他们朴实却滚烫的话语,让记者深受感动。
什么是梦想?在这群追梦人眼中,梦想就是将自身的价值融入伟大的航天事业。
敢于战胜艰难险阻,才能攀登科技高峰。号角催征,航天追梦人向着下一个目标发起冲锋。
图①:科技人员正在进行装备维护。王 然摄
图②:11月4日,神舟十八号载人飞船返回舱在东风着陆场着陆。新华社发
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