科技日报记者 张强 通讯员 顾莹 朱阅訸
近日，在长沙举行的“中国力学大会—2025”揭晓了第十五届全国周培源大学生力学竞赛的比赛结果。本届比赛首次增设“空间轨道设计”团体赛，清华大学团队摘得桂冠（特等奖），并获得了下一届“空间轨道设计”团体赛的承办权，北京理工大学团队和南京航空航天大学团队分别获得亚军和季军（一等奖）。其中，国防科技大学自主研发的国产航天任务设计工业软件ATK，助力众多非航天专业参赛者圆满完成了“遨游九天”的比赛任务。
本届赛题以太空碎片清除为背景，给定了三个可投送碎片清除装置的母航天器，要求合理部署母航天器的初始位置，并设计每个母航天器的轨道机动策略，以实现较短时间内清除掉更多碎片的目标，可形象化描述为设计三条“太空七节鞭”。考虑到大多数参赛者为非航天专业本科生，本届竞赛参照去年的全国空间轨道设计竞赛本科生赛道，采用依托ATK软件进行解题的模式。在该软件的助力下，各参赛队上手极快，开赛不到1小时就有队伍提交了正确结果，开赛6小时就达到了40支。比赛结束时，共有109支队伍提交了正确结果，提交率超过85%。
“ATK软件方便绘图，可以直观展示结果，二次开发功能丰富，接口便捷，可以灵活支撑优化框架。”冠军清华大学团队队长吴亦烜介绍，为保证方案的全局性，他们将每个母航天器轨道分解为4段，设计双脉冲转移连接相邻两段，从而实现高效清理不同相位的碎片。设计方案中，他们将1天分为4个相互重叠的8小时时段，针对不同时间段大规模搜索清理碎片数量高的轨道。针对碎片源于一个解体航天器的设定，制定了对应的解决方案，并解析估计了母航天器的碎片清除范围，从而确定了搜索母航天器轨道段的较优区域。
在ATK软件的助力下，空间轨道设计不再是航天人的专属，很多非专业的参赛队伍也凭借优秀方案取得了不错成绩。
南昌大学参赛团队获得了二等奖。“赛题最大的挑战在于南昌大学尚未开设专门的空间轨道设计课程，5名参赛队员和3名指导老师在该领域知识体系几乎完全空白，但借助ATK软件短时间内为我们建立了从‘门外汉’到‘实操者’的桥梁。”指导老师廖宝鹏介绍，比赛过程中，团队持续开展优化算法与ATK工具包进行结合的二次开发思路，驱动自动化、智能化的轨道寻优过程，绕过复杂的理论与耗时的计算过程，将团队的优化思路落到实处，从浩如烟海的参数空间中高效筛选出最优的轨道解决方案，最终以98颗碎片的捕获数量定格竞赛成绩。
全国周培源大学生力学竞赛是国内力学领域最具影响力的高水平学科竞赛之一，自1988年创办以来，已成功举办15届。
