载人航天工程成果助力国防科技大学参赛队在第九届国际空间轨道设计大赛荣获亚军

近日，广受世界航天界关注的第九届“国际空间轨道设计大赛”落下帷幕。国防科技大学航天科学与工程学院代表队荣获亚军，美国喷气推进实验室荣获冠军。这是历届比赛以来中国队获得的最好成绩，此次任务一大亮点是将我国载人航天工程相关技术应用于比赛中，为最终取得优异成绩起到了决定性作用。

图1：本次大赛题目是用最低成本清除威胁最大的123颗空间碎片

“国际空间轨道设计大赛”是2005年在欧空局倡议下发起的一项专业性赛事，迄今已成功举办九届，在全球航天领域有着重要影响。大赛是全球空间轨道设计领域顶级研究水平的集中展现，大赛成绩一定程度上代表着所在国家在航天任务规划等基础研究领域的实力，素有“航天界的奥林匹克”之称，美国喷气推进实验室、欧洲航天研究与技术中心、麻省理工大学、都灵理工大学等世界大型航天机构和航天领域知名高校均组织精干力量持续参与竞赛。

图2：碎片清除任务轨道示意图

此次大赛的主要挑战有两点，其中最为主要的是如何规划任务安排，使得发射次数尽量少，以减小单个航天器能力的限制。针对这一技术难点，参赛队应用了在我国空间站运营任务规划研究提出的“航天员出舱任务分配打包蚁群算法”，通过改进形成“空间碎片清除分组打包蚁群算法”，将123个空间碎片进行优化分组，实现了整个任务的优化配置，使得参赛队在竞赛中期能够大幅领先美国喷气推进实验室。其次，如何设计相邻两个碎片之间的交会轨道，使得单次交会任务燃料消耗最省，也对计算结果有着重要影响，参赛队凭借载人航天交会对接轨道设计及复核复算任务中的长期积累，形成的一系列摄动交会轨道设计方法及多套自主知识产权的软件，在有限的参赛时间中利用已有算法和软件，使得后续局部优化水平达到了美国喷气推进实验室的水平。

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图3：主办方对国防科技大学（缩写：NUDT）代表队的结果表示惊叹

载人航天是航天技术更高阶段的发展，此次大赛两项关键技术的应用，充分体现了我国载人航天发展对整个航天技术水平的带动作用，同时也进一步验证了载人航天技术向其他领域的应用拓展。此次竞赛虽然只是拓展到卫星应用领域，但实际载人航天技术持续的开拓性和高度的综合性，决定了它的发展方向新颖，思路开阔，涉及学科、专业广泛，有着高层次、多途径和全方位的渗透性，必将对各种技术领域的前沿研究都产生深刻影响，为开拓出新技术、高效益产业和促进国民经济增长添砖加瓦。（彭祺擘）

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