10月10日，歷時(shí)50天的第12屆全國空間軌道設(shè)計(jì)競賽落下帷幕，由中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心和北京航天飛行控制中心組成的∑團(tuán)隊(duì)，獲得了乙組冠軍和甲組亞軍。

　　這是繼2015年獲第七屆全國空間軌道設(shè)計(jì)競賽獲得甲組和乙組冠軍，2016年承辦第八屆全國空間軌道設(shè)計(jì)競賽，2017年獲第九屆全國空間軌道設(shè)計(jì)競賽乙組冠軍后，空間中心在軌道設(shè)計(jì)領(lǐng)域取得的又一項(xiàng)榮譽(yù)。

圖1 第12屆全國空間軌道設(shè)計(jì)競賽排行榜

　　甲組題目以火星移民為背景，提出了一種可重復(fù)使用地火運(yùn)輸空間站的設(shè)想方案：空間站從地月空間大幅值逆行軌道（DRO軌道）啟航，完成地火轉(zhuǎn)移運(yùn)輸任務(wù)后，返回地月空間補(bǔ)給燃料實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用。參賽團(tuán)隊(duì)需要在給定的20年內(nèi)，將盡量多的移民運(yùn)輸至火星。

　　乙組題目以行星防御為背景，提出了利用可重復(fù)使用探測器飛越探測具有撞擊地球風(fēng)險(xiǎn)的近地小行星的設(shè)想方案：探測器從地月空間出發(fā)，對小行星目標(biāo)實(shí)施飛越探測，之后再返回DRO軌道空間站，補(bǔ)給燃料后重復(fù)使用。參賽團(tuán)隊(duì)需要在給定的10年內(nèi)，飛越探測盡可能多的小行星。

圖2 競賽題目（圖源：競賽主辦方）

　　本次競賽需要同時(shí)考慮太陽、地球、月球和飛行器四體動(dòng)力學(xué)模型，題目復(fù)雜度高、解空間大、尋優(yōu)難，要求在有限時(shí)間內(nèi)將方案做到極致，是對技術(shù)基礎(chǔ)、建模能力、編程能力、應(yīng)變能力、組織協(xié)調(diào)和意志決心的綜合考驗(yàn)。

　　聯(lián)合團(tuán)隊(duì)在對競賽題目進(jìn)行深入分析研討的基礎(chǔ)上，通過緊密配合，分工協(xié)作，攻克了DRO軌道進(jìn)出調(diào)相、地月空間低能量軌道轉(zhuǎn)移、往返窗口與序列規(guī)劃、深空轉(zhuǎn)移軌道優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)，在有限的時(shí)間內(nèi)完成了甲組和乙組題目的設(shè)計(jì)，并分別獲得了亞軍和冠軍。

　　在乙組競賽過程中，團(tuán)隊(duì)成員進(jìn)一步吸取了甲組的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，克服連續(xù)作戰(zhàn)疲憊、疫情封控等不利因素，廣泛嘗試多種思路，及時(shí)調(diào)整方法，快速迭代更新方案，戰(zhàn)斗到了最后一刻，在距離截至?xí)r間33秒提交了有效成績，并獲得了冠軍，體現(xiàn)了直面困難、迎難而上的決心和意志。

圖3 地月空間轉(zhuǎn)移模式

　　本次競賽成績得益于聯(lián)合團(tuán)隊(duì)在地月空間軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)、小行星防御與利用、工程任務(wù)軌道設(shè)計(jì)與控制等領(lǐng)域的深厚積累，也通過這次競賽對多體動(dòng)力學(xué)軌道優(yōu)化、地月空間軌道轉(zhuǎn)移模式和規(guī)律等問題有了更為深入的認(rèn)識。未來聯(lián)合團(tuán)隊(duì)還將緊密協(xié)作，將更多的模型、算法和數(shù)據(jù)寫入祖國航天強(qiáng)國和空間科學(xué)強(qiáng)國建設(shè)的新征程中。

　　全國空間軌道設(shè)計(jì)競賽依托中國力學(xué)學(xué)會(huì)，是我國空間軌道設(shè)計(jì)領(lǐng)域具有廣泛影響力的學(xué)習(xí)交流和專業(yè)競技平臺，組辦方提出前沿性、創(chuàng)新性的空間任務(wù)概念和軌道設(shè)計(jì)優(yōu)化問題，鼓勵(lì)參賽者提出創(chuàng)新性的求解思路和方法。CTOC12由中國科學(xué)院太空應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中國科學(xué)院大學(xué)航空宇航學(xué)院共同組織舉辦，參賽團(tuán)隊(duì)包括航空航天領(lǐng)域的知名科研院所和高等院校。

　　（供稿：系統(tǒng)室）