暑期学校课程设计作品-中国火箭50年

国务院新闻办公室发表的《2016中国的航天》白皮书显示,2011年至今,中国航天事业持续快速发展,自主创新能力显著增强,进入空间能力大幅提升一组数据显示:长征系列运载火箭完成。第1个100次发射历时37年,成功率93%;第二个100次发射仅历时7年,成功率98%。发射周期从60天缩减到不到20天。这表明我国火箭设计、制造及管理能力得到大幅提升,研制模式开启信息化时代。

中国发展航天事业的宗旨是:探索外太空,扩展对地球和宇宙的认识;和平利用外太空,促进人类文明和社会进步,造福全人类;满足经济建设、科技发展、国家安全和社会进步等方面的需求,提高全民科学素质,维护国家权益,增强综合国力。中国发展航天事业贯彻国家科技事业发展的指导方针,逐步迈向国际,迈向未来。

为此小组以“中国火箭50年”为主题,以可视化方式呈现了中国自1970年以来航天事业发展的多项成就,细数太空中动人的中国身影。

数据搜集与处理

  • 数据主题:中国航天火箭列表
  • 数据来源:联合国教育、科学及文化组织官网
  • 数据范围:1970年至今
  • 数据说明:使用python进行爬取,爬取后的列表记录了中华人民共和国现代航天事业各次运载火箭的发射情况。发射任务的最终目标凡高于地球海平面100千米的卡门线均被收录,未收录探空火箭的亚轨道任务
  • 数据具体内容:序号、运载火箭名称、有效载荷名称、起飞时间、预定星箭分离轨道、发射地点、发射结果
  • 数据类型:时序数据、地理空间数据、多维数据

可视化与交互设计

可视化页面主要设计由5个主要页面构成,可以用鼠标滑动左侧的文字选项进行交互,切换页面时会进行圆点标志在轨道上的滑动。

页面构图主要由地球及9个火箭轨道构成。

轨道由近及远分别为:LEO,MEO, HEO,GTO,MTO,SSO,IGSO,GEO,SSTO。

(1)这期间中国发射了多少火箭?

图1 可视化作品第一页——这期间中国发射了多少火箭?

结合右侧时间轴进行考虑,将特定时间段的点聚集在一起,共同组成一个大圆形放在轨道上,代表这个时间段内发射的火箭数量。

刚进入页面时默认显示全部年,时间轴可以进行自由交互,选中单独年份或首尾年份后,被选中的部分会以高亮的方式突出显示。时间轴旁会显示当前界面信息的统计图表。

图中显示出自2010年至2017年发射火箭的情况。

(2)它们从哪来,去了哪?

图2 可视化作品第二页——它们从哪来,去了哪?


以不同颜色代表不同的发射地点,共有6大主要发射地点:酒泉,太原,西昌,文昌,黄海,东海。

对发射地点进行mapping,并通过右侧地球上的圆点大小表示发射数量。

图中显示出,发射地点中,酒泉基地发射数量最多,黄海和东海基地由于启用不久,发射数量在六个基地中最少。

(3)它们是什么样子的?

图3 可视化作品第三页——它们是什么样子的?

根据“长征系列”火箭的类型对点进行着色,并在聚类时按照类型聚在一起。

交互方式为:点击圆点,会弹出显示火箭类型及模型的详细信息的卡片。

图4 显示火箭类型的卡片

(4)它们做了什么事?

图5 可视化作品第四页——它们做了什么事?

根据火箭的任务类型对点进行着色,并在聚类时按照任务类型的聚在一起。

交互方式为:点击圆点,会弹出具体任务的详细信息。

图6 显示具体任务的卡片

(5)它们成功了吗?

图7 可视化作品第五页——它们成功了吗?

结合右侧时间轴进行考虑,将特定时间段的点聚集在一起,共同组成一个大圆形放在轨道上,代表这个时间段内发射的火箭数量。刚进入页面时默认显示全部年,时间轴可以进行自由交互,选中单独年份或首尾年份后,被选中的部分会以高亮的方式突出显示。 成功任务使用白色表示,失败的任务标红表示。



结语

本次暑期学校收获了来自老师们的悉心指导,收获颇丰。

在数据分析与可视化呈现中中,我们发现:

  • 发射火箭数量呈逐年明显增加
  • 发射地点选择多样化,且逐渐向海上发射基地发展。
  • 发射成功率越来越高。

在暑期学校进行过程中,我们也欣喜地看到:北京时间2022年7月24日14时22分,搭载问天实验舱的长征五号B遥三运载火箭,在我国文昌航天发射场点火发射,发射取得圆满成功。

祝愿我国航天事业繁荣发展,走在前列。

课程设计 《中国火箭50年》
小组成员:北京大学田维萱,天津大学杨明,北京邮电大学刘适然,四川轻化工大学褚琦凯,重庆邮电大学吴岩松。
指导老师:北京大学袁晓如,雪城大学徐瑞鸽

暑期学校优秀课程设计将陆续收录在“可视化看中国”网页
http://vis.pku.edu.cn/vis4china

暑期学校网页
http://www.chinavis.org/s22

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