在探索宇宙的征程中，中國(guó)始終步履鏗鏘。2025 年，我國(guó)航天佳績(jī)頻傳：5 月 11 日，長(zhǎng)征六號(hào)在太原衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射遙感四十號(hào) 02 組衛(wèi)星；4 月 24 日，長(zhǎng)征二號(hào) F 遙二十從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心升空，將神舟二十號(hào)載人飛船送入預(yù)定軌道，開(kāi)啟年度首次載人發(fā)射；3 月 12 日，長(zhǎng)征八號(hào)遙六在海南商業(yè)航天發(fā)射場(chǎng)以 “一箭十八星” 完成千帆星座組網(wǎng)……

如今，航天系統(tǒng)已發(fā)展為超級(jí)工程，隨著航天任務(wù)復(fù)雜度不斷攀升，在多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合效率、跨系統(tǒng)交互標(biāo)準(zhǔn)、物理空間實(shí)時(shí)響應(yīng)能力等方面，亟需構(gòu)建更智能、協(xié)同的新型監(jiān)測(cè)體系。圖撲軟件依托自研數(shù)字孿生低代碼平臺(tái)，構(gòu)建高精度虛實(shí)映射系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)航天運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)感知、數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分析與遠(yuǎn)程協(xié)同管控，助力航天工程向智能運(yùn)維時(shí)代邁進(jìn)。

下面依次呈現(xiàn)了航天飛機(jī)發(fā)射全流程監(jiān)測(cè)模擬、火箭回收階段的精準(zhǔn)動(dòng)態(tài)控制，再到航天飛機(jī)升空過(guò)程 2D 可視化的科普演示。圖撲軟件基于 HT 低代碼數(shù)字孿生平臺(tái)，將航天工程中復(fù)雜的系統(tǒng)與海量數(shù)據(jù)直觀(guān)展現(xiàn)，突破時(shí)空與資源限制，支持模擬各種復(fù)雜、極端的發(fā)射場(chǎng)景。幫助航天工作者更高效地開(kāi)展任務(wù)規(guī)劃、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判與決策優(yōu)化。

航天飛機(jī)發(fā)射監(jiān)測(cè)

基于 HT 強(qiáng)大的 3D 渲染引擎，構(gòu)建航天飛機(jī)的外燃料箱、固體火箭助推器及發(fā)射臺(tái) 1:1 數(shù)字孿生模型，通過(guò)厘米級(jí)建模精度還原航天飛機(jī)獨(dú)特的組合體結(jié)構(gòu)、發(fā)射設(shè)施及周邊環(huán)境細(xì)節(jié)，以沉浸式指揮環(huán)境，使指揮人員突破物理距離限制，實(shí)現(xiàn)跨地域協(xié)同決策。

燃料加注監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)支持以第一人稱(chēng)視角，查看燃料從球罐運(yùn)送到發(fā)射臺(tái)而后注入到油箱內(nèi)的液位變化。系統(tǒng)還可根據(jù)用戶(hù)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)需求，展示如燃料加注數(shù)據(jù)、外燃料箱結(jié)構(gòu)應(yīng)力、溫度場(chǎng)分布，以及固體火箭助推器的壓力參數(shù)等信息，同步進(jìn)行耦合分析，生成發(fā)射決策支持矩陣，為發(fā)射決策提供科學(xué)依據(jù)。

設(shè)備點(diǎn)火動(dòng)態(tài)模擬

在高精度 3D 虛擬場(chǎng)景中，通過(guò) HT 技術(shù)動(dòng)態(tài)演示航天飛機(jī)前主引擎萬(wàn)向調(diào)節(jié)器的測(cè)試流程，完成測(cè)試后啟動(dòng)氫氣燃燒系統(tǒng)，三個(gè)主引擎同步迸發(fā)烈焰。運(yùn)用 HT 粒子技術(shù)渲染火焰形態(tài)變化，實(shí)現(xiàn)其點(diǎn)火震動(dòng)的可視化復(fù)現(xiàn)。作業(yè)人員可借助虛擬漫游系統(tǒng)，從多個(gè)視角對(duì)點(diǎn)火狀態(tài)進(jìn)行細(xì)致觀(guān)測(cè)，同步觀(guān)察 2D 數(shù)據(jù)看板上的倒計(jì)時(shí)信息，構(gòu)建全方位、立體化的監(jiān)控體系。

頁(yè)面內(nèi)也可按需同步展示軌道器主發(fā)動(dòng)機(jī)推力曲線(xiàn)、加速度矢量、姿態(tài)角偏差、固體火箭助推器工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。實(shí)現(xiàn)對(duì)主發(fā)動(dòng)機(jī)推力異常、固體火箭助推器燃燒不穩(wěn)定、外燃料箱泄漏等潛在故障進(jìn)行提前預(yù)警，以模型局部高亮，輔助運(yùn)維人員迅速定位問(wèn)題并制定解決方案。

圖撲 HT 基于 WebGL 技術(shù)支持 PC、移動(dòng)終端、指揮大屏等多形態(tài)設(shè)備的無(wú)縫接入，無(wú)需插件即可實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)可視化。支持構(gòu)建分級(jí)權(quán)限管理體系，確保不同崗位人員獲取定制化監(jiān)控視圖，實(shí)現(xiàn)發(fā)射現(xiàn)場(chǎng)、指揮中心、科研院所的遠(yuǎn)程協(xié)同作業(yè)，形成全生命周期的數(shù)字化管控閉環(huán)。

火箭回收仿真分析

隨著可重復(fù)使用火箭技術(shù)成為全球航天競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略焦點(diǎn)，傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)體系在應(yīng)對(duì)火箭回收動(dòng)態(tài)建模、航天器多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合及實(shí)時(shí)決策等關(guān)鍵需求時(shí)稍顯乏力。圖撲軟件 HT 以朱雀三號(hào)可復(fù)用運(yùn)載火箭為仿真對(duì)象，高精度搭建火箭發(fā)射及回收全流程數(shù)字孿生運(yùn)維平臺(tái)。

本次內(nèi)容主要介紹數(shù)字孿生火箭回收運(yùn)維監(jiān)控，通過(guò)構(gòu)建“數(shù)字鏡像”模擬真實(shí)回收過(guò)程。

場(chǎng)景漫游

圖撲軟件采用 HT for WebGIS 技術(shù)，融合高清衛(wèi)星影像與三維實(shí)景建模，1:1 復(fù)現(xiàn)發(fā)射場(chǎng)地形地貌、塔架布局及周邊環(huán)境，實(shí)現(xiàn)地理空間精準(zhǔn)映射。同時(shí)，動(dòng)態(tài)環(huán)境模型實(shí)時(shí)整合風(fēng)速、溫度等氣象數(shù)據(jù)，為火箭回收路徑規(guī)劃提供精確空間參照。

回收軌跡可視化

基于 HT 數(shù)字孿生模型，系統(tǒng)能根據(jù)實(shí)時(shí)飛行數(shù)據(jù)與環(huán)境信息，經(jīng)大量仿真調(diào)試優(yōu)化火箭回收軌跡。在火箭返回過(guò)程中，系統(tǒng)實(shí)時(shí)追蹤飛行軌跡，結(jié)合大氣環(huán)境因素，模擬不同氣象條件、飛行姿態(tài)下的回收過(guò)程，并對(duì)路徑進(jìn)行科學(xué)調(diào)整。

回收數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)

火箭回收過(guò)程中數(shù)據(jù)量龐大復(fù)雜，圖撲 HT 的 2D 組態(tài)面板支持提供高效監(jiān)控與決策分析。

■全景態(tài)勢(shì)面板：火箭型號(hào)、復(fù)用次數(shù)、當(dāng)前運(yùn)行階段、回收進(jìn)程節(jié)點(diǎn)、剩余推進(jìn)劑、火箭外部溫度、當(dāng)前載荷等基本信息。

■氣象環(huán)境信息：風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度和能見(jiàn)度等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

場(chǎng)景內(nèi)同樣采用動(dòng)態(tài)模擬大量粒子的運(yùn)動(dòng)和交互，真實(shí)還原火焰的搖曳、擴(kuò)散及溫度變化效果，為火箭發(fā)射回收過(guò)程的可視化提供逼真的視覺(jué)體驗(yàn)。

航天飛機(jī)升空 2D 動(dòng)畫(huà)

圖撲 HT 低代碼數(shù)字孿生平臺(tái)憑借強(qiáng)大的低代碼配置能力，深度融合航天業(yè)務(wù)場(chǎng)景，為航天知識(shí)傳播、任務(wù)監(jiān)測(cè)與智慧化發(fā)展開(kāi)辟路徑。平臺(tái)以 HT 可視化技術(shù)為核心，構(gòu)建起一套涵蓋航天知識(shí)科普與任務(wù)監(jiān)測(cè)的創(chuàng)新解決方案。

HT 運(yùn)用 Low Poly 動(dòng)畫(huà)形式，完整呈現(xiàn)航天飛機(jī)、發(fā)射場(chǎng)、發(fā)射塔架及周邊環(huán)境等全要素，將復(fù)雜的航天過(guò)程轉(zhuǎn)化為輕量化、交互性強(qiáng)的 2D 動(dòng)畫(huà)，突破傳統(tǒng)科普的局限。HT 通過(guò)直觀(guān)、生動(dòng)的方式，詳細(xì)展現(xiàn)了航天飛機(jī)從發(fā)射升空到進(jìn)入軌道運(yùn)行全流程。

發(fā)射升空

2D 頁(yè)面的倒計(jì)時(shí)歸零后觸發(fā)發(fā)射指令，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，產(chǎn)生強(qiáng)大的推力，使航天飛機(jī)離開(kāi)發(fā)射臺(tái)，開(kāi)始升空。頁(yè)面內(nèi)火焰動(dòng)態(tài)效果采用 HT 粒子技術(shù)模擬，配合機(jī)體震動(dòng)的細(xì)節(jié)渲染，為觀(guān)眾帶來(lái)極具沉浸感的發(fā)射體驗(yàn)。

攀升與助推器分離

該頁(yè)面動(dòng)態(tài)展示航天飛機(jī)穿越不同大氣環(huán)境時(shí)的視覺(jué)變化，隨著高度遞進(jìn)，云層、電離層等特征清晰呈現(xiàn)。當(dāng)?shù)竭_(dá)特定階段，航天飛機(jī)的助推器與整流罩的分離軌跡、姿態(tài)模擬精準(zhǔn)呈現(xiàn)。以通俗易懂的方式讓觀(guān)眾直觀(guān)理解航天飛行中的復(fù)雜機(jī)制。

太空與軌道設(shè)定

進(jìn)入太空與軌道設(shè)定階段后，圖撲 HT 平臺(tái)構(gòu)建的交互界面與航天飛機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)等核心數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)對(duì)接，應(yīng)用 2D 圖表直觀(guān)呈現(xiàn)電源系統(tǒng)和推進(jìn)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，以及發(fā)射器是否達(dá)到目標(biāo)高度和目標(biāo)速度等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

當(dāng)達(dá)到預(yù)定的軌道速度時(shí)，火箭將飛船送入預(yù)定軌道。軌道插入過(guò)程中，飛船的軌道控制系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行精確的軌道調(diào)整和姿態(tài)控制，確保飛船準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道并與目標(biāo)軌道保持一致。

軌道運(yùn)行展示

圖撲軟件以 2D 動(dòng)畫(huà)形式還原航天器軌道運(yùn)動(dòng)，清晰呈現(xiàn)卡門(mén)線(xiàn)空間定位，近地軌道（Low Earth Orbit，LEO）以及地球同步軌道（Geostationary Earth Orbit，GEO）等軌道區(qū)域的空間位置關(guān)系和功能差異。

航天小貼士

當(dāng)航天器穿越卡門(mén)線(xiàn)（海拔 100km 處的大氣層與太空分界線(xiàn)）后，即進(jìn)入外層空間范疇。在抵達(dá)典型近地軌道（LEO）運(yùn)行區(qū)域時(shí)，航天器通過(guò)足夠高的水平速度產(chǎn)生的離心效應(yīng)與地球引力達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，從而維持穩(wěn)定的軌道運(yùn)行，并在此區(qū)域開(kāi)展對(duì)地觀(guān)測(cè)、通信中繼及空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)等任務(wù)。地球同步軌道（GEO）等高軌運(yùn)行區(qū)域則承擔(dān)著覆蓋全球通信、氣象監(jiān)測(cè)等差異化功能。

圖撲 HT 的航天飛機(jī)升空 2D 動(dòng)畫(huà)平臺(tái)，整合渲染、物理模擬與交互設(shè)計(jì)技術(shù)，生動(dòng)再現(xiàn)航天飛行全過(guò)程。既是航天知識(shí)傳播的前沿載體，也是科普教育與學(xué)術(shù)研究的創(chuàng)新工具，通過(guò)沉浸式交互體驗(yàn)激發(fā)大眾對(duì)航天領(lǐng)域的探索熱情，加速航天知識(shí)的廣泛傳播，為航天事業(yè)的智慧化發(fā)展注入新動(dòng)能。

更多案例應(yīng)用

圖撲軟件依托自研 HT 強(qiáng)大的 3D 建模技術(shù)及數(shù)據(jù)整合能力，虛擬仿真了眾多航天航空領(lǐng)域關(guān)鍵場(chǎng)景可視化，在設(shè)計(jì)驗(yàn)證、制造生產(chǎn)、測(cè)試評(píng)估及運(yùn)營(yíng)維護(hù)等全生命周期階段，將復(fù)雜數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為多元化的可視化形式，通過(guò)提供全方位、立體化的解決方案，降低運(yùn)營(yíng)成本和風(fēng)險(xiǎn)。

Hightopo 將持續(xù)深耕航天數(shù)字化領(lǐng)域，依托自研國(guó)產(chǎn)化 HT 引擎，深度融合北斗導(dǎo)航、5G 通信等前沿科技，助力航天企業(yè)構(gòu)建空天地一體化智能監(jiān)測(cè)體系。同時(shí)，積極響應(yīng)綠色航天戰(zhàn)略，以數(shù)字化手段優(yōu)化資源配置，降低全生命周期成本，為推動(dòng)中國(guó)航天向 “低成本、高可靠、可持續(xù)” 的高質(zhì)量發(fā)展目標(biāo)注入強(qiáng)勁動(dòng)能。

圖撲自研 HT for Web 引擎支持國(guó)產(chǎn)化適配，目前已獲取與鯤鵬、飛騰、兆芯、海光、麒麟等各大國(guó)產(chǎn)軟硬件廠(chǎng)商的多項(xiàng)適配認(rèn)證。有效規(guī)避 “卡脖子” 風(fēng)險(xiǎn)，為實(shí)現(xiàn)真正意義上的科技自主可控筑牢根基。

審核編輯 黃宇