首页 女生 科幻空间 1979:从主导登月竞赛开始

第4章 最佳引力弹弓方案

  佟倩的质疑声回荡在教室里,听起来刺耳又有些失控。

  众人一脸怪异的扭头瞧她。

  也难怪佟倩如此失态,本来板上钉钉的第三名了,结果半路杀出个程咬金,不是成心捣乱吗?

  更何况目前的最优方案,才勉强将逃逸太阳系的时间,推演到12年。

  陆航这家伙,凭什么就用6年?

  听到佟倩的话,台上的陆航只是轻描淡写瞥她一眼,冷硬回道:

  “这位同学,我刚才已经展示了完整的动力学方程,速度增量也是严格遵循齐奥尔科夫斯基公式计算的。”

  “而且每条霍曼轨道的变化,都按照开普勒方程给出了解析解。”

  “当然了,假如凭你的水平看不懂的话,我也可以用微积分写一遍。”

  “但我认为没必要,在座的评审老师都没发表意见,不明白你为何情绪如此激动呢?”

  闻听此言,几位评审老师皆有些不满的瞪了眼佟倩,觉得她越界了。

  即使这份6年的设计方案有问题,也该是老师提出来,她一个学生插什么话?

  显得自己不够专业似的。

  而闺蜜也赶紧拽着佟倩坐下,不想大庭广众之下丢脸了。

  后者则有些发愣,紧接着怒火中烧起来。

  陆航凭什么敢这样对自己说话?

  前天一起泡图书馆的时候,还小心讨好的叫着小甜甜!

  现在改叫这位同学了是吧!

  不就是偷了你一篇方案吗,这么斤斤计较?抛开一切不谈,你难道就没一点错吗?

  佟倩越想越气,巴不得评审老师赶紧揪出陆航的错误来……

  在陆航陈述后,原本准备走个过场就收尾的评审组,破例开启了答辩环节。

  朱阅是此次挑战杯的评审组长,也是本科生讲师,主攻航天器轨迹优化、空间站任务规划等。

  题目便是他出的,因此很清楚这道题对本科生的难度。

  能合理的根据题干条件,大差不差的设计出一条12~13年逃逸太阳系的轨道,就算佼佼者了。

  若想再进一步,除非对引力弹弓领悟到驾轻就熟的地步,还得有超乎常人的数学水平!

  朱阅推了推眼镜,仔细的打量起台上那个从容自信的男生。

  反正真金不怕火炼,于是他提了个刁钻的问题:

  “陆航同学,我看你这份方案,之所以比其他同学更省时间,是因为对推力方向做了详细规划。”

  “这计算量可不小啊?竞赛时间只有半个月,要兼顾到方方面面的变量,你却能百忙之中规划推力方向,没找人帮忙?”

  陆航心道自己就三个小时,上哪儿找人帮忙去。

  他解释说:“反正挑战杯的宗旨,就是在有限时间和本科水平下,尽可能拿出最优方案嘛。”

  朱阅笑起来,“听你这口气,感觉是个时间管理大师嘛。”

  其余参赛者一脸黑线。

  大家都是15天交卷,要在如此仓促的时间设计好一切,本就是焦头烂额,你小子为何如此优秀?

  陆航则淡定回答道:

  “根据牛顿第二定律,沿直线运动的物体若给定加速度大小和时间,要达到最好的效果就是沿运动方向加速。”

  “这道题虽然主要考察引力弹弓,但如果为了省事儿,就固定推力方向,我认为是顾此失彼了,毕竟探测器是不规则的曲线运动。”

  “与其说我会管理时间,不如说我没浪费太多时间在引力弹弓上而已。”

  几位评审老师听后,对视一眼,皆是赞许的神色。

  朱阅对他的回答很满意,继续提问道:

  “讲讲你引力助推的动力学方程,是怎么得来的吧?”

  于是陆航陈述了计算行星轨道周期与会合周期的过程——

  在节省时间的基础上先排除水星和金星,接着是距离较远的天王星、海王星。

  只剩火星、木星、土星符合最佳助推条件。

  再筛掉几种排列组合,得出一条从地球轨道出发,一直沿速度方向推到火星;

  获得火星的引力助推加速后,继续沿速度方向推到木星;

  获得木星的引力助推加速后,烧完剩余燃料,最后沿双曲线逃逸太阳系的轨道……

  朱阅抿着嘴,跟身旁的评审讨论了一会儿,好奇道:

  “根据方案看,实时优化每个积分时刻的推力方向,变量可太多了。这么短的竞赛时间,你怎么算出来的?”

  陆航肯定不能说磕了药后,文思泉涌硬生生算出来的,且前后只花了三个钟头。

  那样估计会被749局拉走解剖吧。

  他想了想,用一种适应于本科生体质的解题思路答道:

  “由于探测器在太空是曲线运动,因此要使加速度一直沿速度方向调整,计算量会很大。”

  “但实际上最优推力方向与速度方向差距很小,如果用一种折中的方法来进一步逼近最优解,可以节省计算步骤。”

  朱阅饶有兴致的问:“那陆航同学是怎么折中的?”

  陆航胸有成竹的讲道:

  “很简单,在原来一直沿速度方向推进的轨道段中间,插入几段调整轨道段。”

  “通过优化调整轨道段的推力方向和飞行时间,来减小计算难度,还能收敛到更优的解。”

  “从表面上看,插入调整轨道段的前后,地球→火星、火星→木星的引力助推没有什么变化,时间线也基本重合。”

  “但最后会发现,插入调整段的方案比原来节省了28公斤的燃料!”

  “正是这部分燃料,使探测器最终离开木星时,可以多维持17天的加速,从而达到更大的逃逸速度,也将总时间控制在了6年内!”

  台下的评审们听完,皆是互相点头,赞不绝口,

  “这样的话就说得通了。”

  “看来本届挑战杯的一等奖毫无悬念了。”

  “头回遇到这么才思敏捷、灵活变通的学生啊,很聪明嘛。”

  “能把霍曼转移公式、齐奥尔科夫斯基公式啃的这么透彻,咱们那时候也做不到吧……”

  答辩结束走下台,看着朱阅还有几位评审的态度,陆航心中松了口气,知道今天没白忙活。

  再一瞧佟倩那张铁青的脸,他心情更好了。

  若不是时间紧任务重,陆航本打算再给这些人一点惊喜的——

  往方案中引入遗传算法、来提升全局收敛效率的话,他有信心将逃逸太阳系的时间缩得更短!

  此时,台下的评审渐渐安静下来,似乎是达成了一致的意见。

  评审组长朱阅走上台,朗声道:

  “下面,我宣读一下本届挑战杯的获奖名单!”

目录
设置
手机
书架
书页
评论