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近日，在長沙舉行的“中國力學(xué)大會—2025”揭曉了第十五屆全國周培源大學(xué)生力學(xué)競賽的比賽結(jié)果。本屆比賽首次增設(shè)“空間軌道設(shè)計”團體賽，清華大學(xué)團隊摘得桂冠（特等獎），并獲得了下一屆“空間軌道設(shè)計”團體賽的承辦權(quán)，北京理工大學(xué)團隊和南京航空航天大學(xué)團隊分別獲得亞軍和季軍（一等獎）。其中，國防科技大學(xué)自主研發(fā)的國產(chǎn)航天任務(wù)設(shè)計工業(yè)軟件ATK，助力眾多非航天專業(yè)參賽者圓滿完成了“遨游九天”的比賽任務(wù)。

本屆賽題以太空碎片清除為背景，給定了三個可投送碎片清除裝置的母航天器，要求合理部署母航天器的初始位置，并設(shè)計每個母航天器的軌道機動策略，以實現(xiàn)較短時間內(nèi)清除掉更多碎片的目標(biāo)，可形象化描述為設(shè)計三條“太空七節(jié)鞭”?？紤]到大多數(shù)參賽者為非航天專業(yè)本科生，本屆競賽參照去年的全國空間軌道設(shè)計競賽本科生賽道，采用依托ATK軟件進行解題的模式。在該軟件的助力下，各參賽隊上手極快，開賽不到1小時就有隊伍提交了正確結(jié)果，開賽6小時就達到了40支。比賽結(jié)束時，共有109支隊伍提交了正確結(jié)果，提交率超過85%。

“ATK軟件方便繪圖，可以直觀展示結(jié)果，二次開發(fā)功能豐富，接口便捷，可以靈活支撐優(yōu)化框架。”冠軍清華大學(xué)團隊隊長吳亦烜介紹，為保證方案的全局性，他們將每個母航天器軌道分解為4段，設(shè)計雙脈沖轉(zhuǎn)移連接相鄰兩段，從而實現(xiàn)高效清理不同相位的碎片。設(shè)計方案中，他們將1天分為4個相互重疊的8小時時段，針對不同時間段大規(guī)模搜索清理碎片數(shù)量高的軌道。針對碎片源于一個解體航天器的設(shè)定，制定了對應(yīng)的解決方案，并解析估計了母航天器的碎片清除范圍，從而確定了搜索母航天器軌道段的較優(yōu)區(qū)域。

在ATK軟件的助力下，空間軌道設(shè)計不再是航天人的專屬，很多非專業(yè)的參賽隊伍也憑借優(yōu)秀方案取得了不錯成績。

南昌大學(xué)參賽團隊獲得了二等獎?！百愵}最大的挑戰(zhàn)在于南昌大學(xué)尚未開設(shè)專門的空間軌道設(shè)計課程，5名參賽隊員和3名指導(dǎo)老師在該領(lǐng)域知識體系幾乎完全空白，但借助ATK軟件短時間內(nèi)為我們建立了從‘門外漢’到‘實操者’的橋梁?！敝笇?dǎo)老師廖寶鵬介紹，比賽過程中，團隊持續(xù)開展優(yōu)化算法與ATK工具包進行結(jié)合的二次開發(fā)思路，驅(qū)動自動化、智能化的軌道尋優(yōu)過程，繞過復(fù)雜的理論與耗時的計算過程，將團隊的優(yōu)化思路落到實處，從浩如煙海的參數(shù)空間中高效篩選出最優(yōu)的軌道解決方案，最終以98顆碎片的捕獲數(shù)量定格競賽成績。

全國周培源大學(xué)生力學(xué)競賽是國內(nèi)力學(xué)領(lǐng)域最具影響力的高水平學(xué)科競賽之一，自1988年創(chuàng)辦以來，已成功舉辦15屆。