掃碼找貨、語音識別……
空間站“管家”的智商又增高了
五月的海南文昌海風微拂,龍樓鎮所有的旅店在5月9日前全部被訂滿。
“這周開始人越來越多了,上次這麼熱鬧還是去年10月底夢天(實驗艙)發射的時候。”龍樓鎮居民張林(化名)對這種突如其來的洶涌人潮早已習以為常,但即使生活在這座人流因航天發射計劃而變化的小鎮裡,每次看到騰空而起的火箭,張林還是會忍不住歡呼和鼓掌。
北京時間5月10日晚上9點22分51秒,天舟六號貨運飛船成功點火,沖上雲霄奔赴太空。
火箭騰空而起的那一刻,龍樓鎮最佳火箭發射觀測點之一的淇水灣海灘,掌聲此起彼伏。對完成工作任務后就返回成都的中國航天科技集團有限公司第七研究院第七設計部(以下簡稱航天科技集團七院七部)宇航產品總體研究室團隊的部分成員而言,沒能在現場看著天舟六號起飛並不遺憾,比親眼見証更重要是保証貨運飛船中各分系統的穩定運行。
據中國載人航天工程辦公室消息,5月12日早上8時許,神舟十五號航天員乘組打開天舟六號貨運飛船艙門,按計劃開展貨物轉運等相關工作。
中國航天史上的裡程碑
飛船裝載能力擴大了20%
天舟貨運飛船的主要作用,是為中國空間站及站內的航天員提供生活和工作所需的各種物資補給。
從2017年我國首艘貨運飛船天舟一號成功發射,填補了中國航天領域的空白后,“天舟家族”一路走來,個個“身懷絕技”,使命必達。但本次發射的天舟六號卻格外與眾不同,被譽為中國航天事業又一重要裡程碑。
“我理解這個裡程碑是從兩方面來說,一個是雖然前面已經發射了天舟一號、二號、三號、四號和五號,但是今年中國空間站正式轉入了新的應用與發展階段,天舟六號作為全新階段第一艘與中國空間站對接的貨運飛船,所以稱之為是裡程碑的標志。”航天科技集團七院七部宇航產品總體研究室副主任設計師李鵬向華西都市報、封面新聞記者解釋道,還有一個裡程碑式的意義在於,天舟系列飛船是分批生產的,“從天舟二號到天舟五號是第一個批次,從天舟六號至天舟十一號則是新一批飛船。其中較大的改進就是把飛船的裝載能力擴大了20%,屬於全新的狀態。所以從這兩個方面來說,天舟六號都具有裡程碑式的意義。”
攜帶140斤新鮮水果
航天員可掃碼找尋物資
與以往貨運飛船不同的是,“擴容版”天舟六號載貨能力由原來的6.9噸提升到了7.4噸。
在天舟六號的貨物艙內,有50個儲物櫃,上行物資覆蓋了航天員在軌生活、工作的方方面面,光新鮮水果就有140斤,足以保障中國空間站上航天員執行任務期間的需求。如此龐大的“倉庫”十分需要一個智能管家來進行有效管理。
“擴容對我們團隊來說無疑是巨大的挑戰,因為天舟六號並不是重新設計的飛行器,而是在現有飛行器的基礎上通過改造內部結構,獲得了新增的20%有效裝載容積。”李鵬告訴記者,這個擴容是很大的收益,特別是從技術上來講,是很了不起的創新成果。“通過挖掘內部的一些緊湊型資源而獲得增量,而非重新設計或者是外部拓展,這樣既不影響火箭,也不影響其他參數和空間站現有的結構。想要實現這種自我更新,我們天舟貨運飛船設計的整個隊伍,都付出了巨大努力。”
那麼,上萬件的貨物如何合理地、最大化地利用空間,並以妥善保護的方式裝載在天舟貨運飛船裡面?這就是李鵬所在的貨運保障分系統其中的一個主要工作——為整船進行物資布局設計和配平。
大量物資上行之后,航天員如何實現精准尋找?李鵬所在團隊設計了一種與中國空間站相連通的物資管理系統。可以打通“天地線”,空間站所需的物資位置航天員都可以在軌查詢,進行動態管理,地面上也會有相應崗位對航天員物資的管理進行支持與輔助。
“我們設計的系統,可以讓航天員通過手機、平板電腦或筆記本訪問,利用天地通信網絡,在軌和地面數據就可以實時地進行交互和同步。”李鵬說。
有了這套系統,航天員可以通過日常使用的手機,對空間站上的物資進行掃碼,並從系統裡查到這個物資的詳細信息,比如物資的名稱、代號、重量、使用方法及操作說明等,而且物資存放在哪個貨包裡,都可以直接顯示出來。
李鵬告訴記者:“這次我們還對系統的界面設計進行了優化升級,讓航天員在使用的過程中更順手一些。”
物資管理系統
太空倉庫智能管家
空間站的物資管理系統使用體驗如何?航天員劉洋是這樣評價的:“三艙組合后,物資管理確實難度比較大,物資管理系統軟件起到了非常大的作用。”
“航天員實際應用中發現,物資管理系統有些設計還有需要完善和改進的地方,我們團隊就根據航天實際在軌使用情況,做了比較大的升級來完善這套系統,去適應后續空間站的發展。”據航天科技集團七院七部宇航產品總體研究室副主管設計師李皓偉介紹,天舟六號的上行貨物正是使用升級版的物資管理系統進行管理,而在系統升級過程中,困難卻是無處不在。
“首先是時間很緊,因為對這套系統的完成時間有要求,所以當時集中了很多人,大家在實驗室協同辦公,不分平日還是周末地工作,就想集中精力把這個系統做好。”李皓偉解釋道,系統做好了之后,也不是直接就能應用了,還需要經歷地面測試和航天員試用修改階段。“我們會根據航天員試用后的反饋意見,對系統進行修改和完善,同樣也會花費很多時間。”
升級后的物資管理系統,為了更方便航天員的在軌使用,還增加了離線語音識別功能。
這個技術難點在哪兒呢?地球上的人平時生活中使用的語音識別,是以互聯網為基礎的,無論哪一家來做引流,識別效果好不好,其實背后都是基於互聯網提供的、不斷發展的數據庫或者詞匯庫。“我們調研過一些國際空間站的相關應用,他們也在研究如何將語音識別應用於系統中。但太空裡是沒有互聯網的,這相當於你要在斷網的狀態下使用天貓精靈或者小度,難度也是非常大的。”李皓偉說。
中國空間站是離線狀態,在無法以互聯網為基礎的前提下,數據庫就需要研發團隊自己去想辦法建立。不能把特別大量的數據庫安裝在計算機或者是供應鏈服務器裡面,但又要建立相應的庫來進行語音識別,這讓系統建立的難度系數直線上漲。
李皓偉回憶:“記得當時測試語音識別功能時,找了很多志願者試用,然后大家提出對系統使用體驗的改進意見和優化建議,最后再根據意見逐一進行完善,逐步優化到現在天舟六號的使用中。”
語音識別在研制過程中,針對空間站工程這一領域,“有很多詞匯、術語都是針對在軌應用場景而定,這樣既能夠有效地使用,又能避免不必要地佔用數據庫容量。”據李皓偉介紹,通過反復研究、調研、論証,離線語音識別系統經過多次改進,准確率達到90%以上,“基本上都能夠找到,都能夠識別到”。
天舟六號發射任務圓滿落幕后,淇水灣沙灘上“追火箭的人”也漸漸散去,但航天的故事不隻和航天有關,它或在影響一群人,也正在改變一座城市。或許在不遠的將來,它的故事將串聯起我們每個人。(華西都市報-封面新聞記者 邊雪)
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