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

如今，航天系統(tǒng)已發(fā)展為超級工程，隨著航天任務復雜度不斷攀升，在多源異構數(shù)據(jù)融合效率、跨系統(tǒng)交互標準、物理空間實時響應能力等方面，亟需構建更智能、協(xié)同的新型監(jiān)測體系。圖撲軟件依托自研數(shù)字孿生低代碼平臺，構建高精度虛實映射系統(tǒng)，實現(xiàn)航天運行狀態(tài)實時感知、數(shù)據(jù)動態(tài)分析與遠程協(xié)同管控，助力航天工程向智能運維時代邁進。

下面依次呈現(xiàn)了航天飛機發(fā)射全流程監(jiān)測模擬、火箭回收階段的精準動態(tài)控制，再到航天飛機升空過程 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，將航天工程中復雜的系統(tǒng)與海量數(shù)據(jù)直觀展現(xiàn)，突破時空與資源限制，支持模擬各種復雜、極端的發(fā)射場景。幫助航天工作者更高效地開展任務規(guī)劃、風險預判與決策優(yōu)化。

航天飛機發(fā)射監(jiān)測

基于 HT 強大的 3D 渲染引擎，構建航天飛機的外燃料箱、固體火箭助推器及發(fā)射臺 1:1 數(shù)字孿生模型，通過厘米級建模精度還原航天飛機獨特的組合體結構、發(fā)射設施及周邊環(huán)境細節(jié)，以沉浸式指揮環(huán)境，使指揮人員突破物理距離限制，實現(xiàn)跨地域協(xié)同決策。

燃料加注監(jiān)測

系統(tǒng)支持以第一人稱視角，查看燃料從球罐運送到發(fā)射臺而后注入到油箱內(nèi)的液位變化。系統(tǒng)還可根據(jù)用戶的業(yè)務數(shù)據(jù)需求，展示如燃料加注數(shù)據(jù)、外燃料箱結構應力、溫度場分布，以及固體火箭助推器的壓力參數(shù)等信息，同步進行耦合分析，生成發(fā)射決策支持矩陣，為發(fā)射決策提供科學依據(jù)。

設備點火動態(tài)模擬

在高精度 3D 虛擬場景中，通過 HT 技術動態(tài)演示航天飛機前主引擎萬向調(diào)節(jié)器的測試流程，完成測試后啟動氫氣燃燒系統(tǒng)，三個主引擎同步迸發(fā)烈焰。運用 HT 粒子技術渲染火焰形態(tài)變化，實現(xiàn)其點火震動的可視化復現(xiàn)。作業(yè)人員可借助虛擬漫游系統(tǒng)，從多個視角對點火狀態(tài)進行細致觀測，同步觀察 2D 數(shù)據(jù)看板上的倒計時信息，構建全方位、立體化的監(jiān)控體系。

頁面內(nèi)也可按需同步展示軌道器主發(fā)動機推力曲線、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)的動態(tài)監(jiān)測。實現(xiàn)對主發(fā)動機推力異常、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行提前預警，以模型局部高亮，輔助運維人員迅速定位問題并制定解決方案。

圖撲 HT 基于 WebGL 技術支持 PC、移動終端、指揮大屏等多形態(tài)設備的無縫接入，無需插件即可實現(xiàn)跨平臺可視化。支持構建分級權限管理體系，確保不同崗位人員獲取定制化監(jiān)控視圖，實現(xiàn)發(fā)射現(xiàn)場、指揮中心、科研院所的遠程協(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

隨著可重復使用火箭技術成為全球航天競爭的戰(zhàn)略焦點，傳統(tǒng)監(jiān)測體系在應對火箭回收動態(tài)建模、航天器多源異構數(shù)據(jù)融合及實時決策等關鍵需求時稍顯乏力。圖撲軟件 HT 以朱雀三號可復用運載火箭為仿真對象，高精度搭建火箭發(fā)射及回收全流程數(shù)字孿生運維平臺。

本次內(nèi)容主要介紹數(shù)字孿生火箭回收運維監(jiān)控，通過構建“數(shù)字鏡像”模擬真實回收過程。

場景漫游

圖撲軟件采用 HT for WebGIS 技術，融合高清衛(wèi)星影像與三維實景建模，1:1 復現(xiàn)發(fā)射場地形地貌、塔架布局及周邊環(huán)境，實現(xiàn)地理空間精準映射。同時，動態(tài)環(huán)境模型實時整合風速、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)實時飛行數(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。在火箭返回過程中，系統(tǒng)實時追蹤飛行軌跡，結合大氣環(huán)境因素，模擬不同氣象條件、飛行姿態(tài)下的回收過程，并對路徑進行科學調(diào)整。

回收數(shù)據(jù)監(jiān)測

火箭回收過程中數(shù)據(jù)量龐大復雜，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)勢面板：火箭型號、復用次數(shù)、當前運行階段、回收進程節(jié)點、剩余推進劑、火箭外部溫度、當前載荷等基本信息。

■氣象環(huán)境信息：風向、風速、溫度、濕度和能見度等環(huán)境參數(shù)進行監(jiān)測。

場景內(nèi)同樣采用動態(tài)模擬大量粒子的運動和交互，真實還原火焰的搖曳、擴散及溫度變化效果，為火箭發(fā)射回收過程的可視化提供逼真的視覺體驗。

航天飛機升空 2D 動畫

圖撲 HT 低代碼數(shù)字孿生平臺憑借強大的低代碼配置能力，深度融合航天業(yè)務場景，為航天知識傳播、任務監(jiān)測與智慧化發(fā)展開辟路徑。平臺以 HT 可視化技術為核心，構建起一套涵蓋航天知識科普與任務監(jiān)測的創(chuàng)新解決方案。

HT 運用 Low Poly 動畫形式，完整呈現(xiàn)航天飛機、發(fā)射場、發(fā)射塔架及周邊環(huán)境等全要素，將復雜的航天過程轉化為輕量化、交互性強的 2D 動畫，突破傳統(tǒng)科普的局限。HT 通過直觀、生動的方式，詳細展現(xiàn)了航天飛機從發(fā)射升空到進入軌道運行全流程。

發(fā)射升空

2D 頁面的倒計時歸零后觸發(fā)發(fā)射指令，火箭發(fā)動機點火，產(chǎn)生強大的推力，使航天飛機離開發(fā)射臺，開始升空。頁面內(nèi)火焰動態(tài)效果采用 HT 粒子技術模擬，配合機體震動的細節(jié)渲染，為觀眾帶來極具沉浸感的發(fā)射體驗。

攀升與助推器分離

該頁面動態(tài)展示航天飛機穿越不同大氣環(huán)境時的視覺變化，隨著高度遞進，云層、電離層等特征清晰呈現(xiàn)。當?shù)竭_特定階段，航天飛機的助推器與整流罩的分離軌跡、姿態(tài)模擬精準呈現(xiàn)。以通俗易懂的方式讓觀眾直觀理解航天飛行中的復雜機制。

太空與軌道設定

進入太空與軌道設定階段后，圖撲 HT 平臺構建的交互界面與航天飛機的動力系統(tǒng)、推進系統(tǒng)等核心數(shù)據(jù)實現(xiàn)實時對接，應用 2D 圖表直觀呈現(xiàn)電源系統(tǒng)和推進系統(tǒng)的運行狀態(tài)，以及發(fā)射器是否達到目標高度和目標速度等關鍵數(shù)據(jù)。

當達到預定的軌道速度時，火箭將飛船送入預定軌道。軌道插入過程中，飛船的軌道控制系統(tǒng)會進行精確的軌道調(diào)整和姿態(tài)控制，確保飛船準確進入預定軌道并與目標軌道保持一致。

軌道運行展示

圖撲軟件以 2D 動畫形式還原航天器軌道運動，清晰呈現(xiàn)卡門線空間定位，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)域的空間位置關系和功能差異。

航天小貼士

當航天器穿越卡門線（海拔 100km 處的大氣層與太空分界線）后，即進入外層空間范疇。在抵達典型近地軌道（LEO）運行區(qū)域時，航天器通過足夠高的水平速度產(chǎn)生的離心效應與地球引力達到動態(tài)平衡，從而維持穩(wěn)定的軌道運行，并在此區(qū)域開展對地觀測、通信中繼及空間科學實驗等任務。地球同步軌道（GEO）等高軌運行區(qū)域則承擔著覆蓋全球通信、氣象監(jiān)測等差異化功能。

圖撲 HT 的航天飛機升空 2D 動畫平臺，整合渲染、物理模擬與交互設計技術，生動再現(xiàn)航天飛行全過程。既是航天知識傳播的前沿載體，也是科普教育與學術研究的創(chuàng)新工具，通過沉浸式交互體驗激發(fā)大眾對航天領域的探索熱情，加速航天知識的廣泛傳播，為航天事業(yè)的智慧化發(fā)展注入新動能。

更多案例應用

圖撲軟件依托自研 HT 強大的 3D 建模技術及數(shù)據(jù)整合能力，虛擬仿真了眾多航天航空領域關鍵場景可視化，在設計驗證、制造生產(chǎn)、測試評估及運營維護等全生命周期階段，將復雜數(shù)據(jù)轉化為多元化的可視化形式，通過提供全方位、立體化的解決方案，降低運營成本和風險。

Hightopo 將持續(xù)深耕航天數(shù)字化領域，依托自研國產(chǎn)化 HT 引擎，深度融合北斗導航、5G 通信等前沿科技，助力航天企業(yè)構建空天地一體化智能監(jiān)測體系。同時，積極響應綠色航天戰(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，為推動中國航天向 “低成本、高可靠、可持續(xù)” 的高質(zhì)量發(fā)展目標注入強勁動能。

圖撲自研 HT for Web 引擎支持國產(chǎn)化適配，目前已獲取與鯤鵬、飛騰、兆芯、海光、麒麟等各大國產(chǎn)軟硬件廠商的多項適配認證。有效規(guī)避 “卡脖子” 風險，為實現(xiàn)真正意義上的科技自主可控筑牢根基。

審核編輯 黃宇