打破欧美对冠军的垄断，国防科大联队为中国夺首冠！

近日，第十届国际空间轨道设计大赛（GTOC X）结束并公布最终成绩，中国参赛队国防科技大学与西安卫星测控中心联队（NUDT&XSCC）以绝对优势获得该赛事的冠军，这也是中国自参赛 24 年来的首个冠军。清华大学联队 Tsinghua LAD-XINGYI 获得了亚军。

“航天界奥林匹克”是一项怎样的赛事？

国际空间轨道设计大赛由欧洲航天局（ESA）于 2005 年倡议发起，每 1-2年举行一次，是世界航天领域的高水平、专业性竞赛，代表空间轨道设计领域的最高研究水平，号称“航天界的奥林匹克比赛”。

该大赛的每一届获得冠军的团队负责组织下一届比赛，他们需要提出一道全新的、难以得到最优解的题目。大赛选题主要来自深空测量、空间碎片清除、行星探测等前沿热门领域，具有较强的科技探索意义和广阔的工程应用前景，吸引着全世界最具创新能力的团队和专家参与。如果在此项比赛中获得名次或有效成绩，会成为航天轨道控制领域的一项特殊荣誉。

本次大赛由上届冠军美国宇航局（NASA）JPL 实验室（Jet Propulsion Laboratory）主办，赛题以“银河系移民”为背景，参赛队伍要设计合理的飞行轨道，使人类能在给定时间内从太阳系均匀地移民到更多的星系，具体任务为：设计组合航天器飞行轨道，从十万个恒星系中，使人类能在给定时间内从太阳系均匀地移民到更多的星系，以实现对银河系星簇移民的最佳分布。大赛依旧采用实时记分与在线排名机制，共有来自全世界 73 支团队参加，竞争非常激烈。

“基于已确认存在有10万个适合生存的恒星系统，优选可移民的星系”，命题看似脑洞大开，实际上要解决的是太空运行轨道的设计问题。在题目中，中心力定律（The central-force law）控制着恒星和船只的运动。 恒星的星历表可以通过分析获得，因为它们被认为遵循圆形轨道运动。 假设竞争的中心力定律近似模拟了银河系中实际恒星观测到的圆周运动。具体而言，圆形轨道速度 Vc，对于距离银河系中心半径为 r 的物体，以及指向朝向银河系中心的加速度 f 的计算公式为：

此外，在设计轨道运动时也有一些策略限制，如：

问题解决策略示意图：

中国青年首夺冠，他们是谁？

13 支来自中国的队伍参加了本届比赛，在首次斩获冠军的同时也将亚军收入囊中，打破了欧美对此赛事冠军奖杯的垄断。冠军团队 NUDT&XSCC 是国防科技大学与西安卫星测控中心联队，清华大学与陕西星邑空间技术有限公司联队Tsinghua LAD-XINGYI 获得亚军，其他还有来自南京航空航天大学、北京航空航天大学、中国科学院、哈尔滨工业大学、西北工业大学等国内高校与机构组成代表队。欧洲航天局代表队 ESA—ACT 以及美国宇航公司（The Aerospace Corporation）分别获得第三、四名。

本次大赛历经八十多天，在比赛结束当天前 5 个小时，由国防科技大学空天科学学院罗亚中教授带领的国防科技大学与西安卫星测控中心联队最后一次提交了解决方案。基于团队在载人航天任务规划、卫星测控等方面的研究积累，该团队建立了一套高效全局的求解算法，同时有效利用了天河超算系统，实现了对该超大规模问题的近似全局优化，最终以 3101 分的绝对优势摘得桂冠。

NUDT&XSCC赛队的银河系移民方案

罗亚中带领的代表队由讲师杨震，博士生朱阅訸、黄岸毅、孙振江、舒鹏，硕士生李振瑜、严冰、史兼郡、杜向南，以及西安卫星测控中心沈红新、张天骄、李昭、李建辉组成。（图源：国防科大官方微信）

自 2005 年首次举办 GTOC 大赛以来，虽然中国参赛队伍成绩在不断进步，但欧美参赛队一直处于霸榜地位。

回顾前两届的比赛成绩发现，中国对这项赛事不仅参与度越来高，成绩也越来越好。2017 年中国有 12 支团队参加，除了第 1 名，中国队伍包揽了前 5 名中的第 2-4 名，从数量和成绩上都创新高。而 2015 年，进入前五名的还只有清华大学联队一支队伍。

作为连续两届 GTOC 大赛联队带领人，长期从事交会对接任务规划技术研究，并在今年 4 月获得“中国载人航天工程突出贡献者”奖章的国防科技大学空天科学学院教授罗亚中表示：

轨道设计在我们整个航天中具有一个非常重要的位置。那么整个这个比赛，就是想带动全世界轨道设计水平的提升。另外我觉得竞赛很重要的一个方面，对学生的整个能力，包括实践能力，还有创新能力、潜力的激发都是非常有效的。

在这样一项高水平、前沿的国际科技赛事中，中国赛队不断突破自我，击败欧美高校、专业研究机构，为中国青年在航天技术探索实践中树立了榜样。