10月10日，历时50天的第12届全国空间轨道设计竞赛落下帷幕，由中国科学院国家空间科学中心和北京航天飞行控制中心组成的∑团队，获得了乙组冠军和甲组亚军。
这是继2015年获第七届全国空间轨道设计竞赛获得甲组和乙组冠军，2016年承办第八届全国空间轨道设计竞赛，2017年获第九届全国空间轨道设计竞赛乙组冠军后，空间中心在轨道设计领域取得的又一项荣誉。
图1 第12届全国空间轨道设计竞赛排行榜
甲组题目以火星移民为背景，提出了一种可重复使用地火运输空间站的设想方案：空间站从地月空间大幅值逆行轨道（DRO轨道）启航，完成地火转移运输任务后，返回地月空间补给燃料实现重复使用。参赛团队需要在给定的20年内，将尽量多的移民运输至火星。
乙组题目以行星防御为背景，提出了利用可重复使用探测器飞越探测具有撞击地球风险的近地小行星的设想方案：探测器从地月空间出发，对小行星目标实施飞越探测，之后再返回DRO轨道空间站，补给燃料后重复使用。参赛团队需要在给定的10年内，飞越探测尽可能多的小行星。
图2 竞赛题目（图源：竞赛主办方）
本次竞赛需要同时考虑太阳、地球、月球和飞行器四体动力学模型，题目复杂度高、解空间大、寻优难，要求在有限时间内将方案做到极致，是对技术基础、建模能力、编程能力、应变能力、组织协调和意志决心的综合考验。
联合团队在对竞赛题目进行深入分析研讨的基础上，通过紧密配合，分工协作，攻克了DRO轨道进出调相、地月空间低能量轨道转移、往返窗口与序列规划、深空转移轨道优化等关键技术，在有限的时间内完成了甲组和乙组题目的设计，并分别获得了亚军和冠军。
在乙组竞赛过程中，团队成员进一步吸取了甲组的经验和教训，克服连续作战疲惫、疫情封控等不利因素，广泛尝试多种思路，及时调整方法，快速迭代更新方案，战斗到了最后一刻，在距离截至时间33秒提交了有效成绩，并获得了冠军，体现了直面困难、迎难而上的决心和意志。
图3 地月空间转移模式
本次竞赛成绩得益于联合团队在地月空间轨道优化设计、小行星防御与利用、工程任务轨道设计与控制等领域的深厚积累，也通过这次竞赛对多体动力学轨道优化、地月空间轨道转移模式和规律等问题有了更为深入的认识。未来联合团队还将紧密协作，将更多的模型、算法和数据写入祖国航天强国和空间科学强国建设的新征程中。
全国空间轨道设计竞赛依托中国力学学会，是我国空间轨道设计领域具有广泛影响力的学习交流和专业竞技平台，组办方提出前沿性、创新性的空间任务概念和轨道设计优化问题，鼓励参赛者提出创新性的求解思路和方法。CTOC12由中国科学院太空应用重点实验室、中国科学院大学航空宇航学院共同组织举办，参赛团队包括航空航天领域的知名科研院所和高等院校。
（供稿：系统室）
