國(guó)際空間探測(cè)軌跡優(yōu)化大賽（GTOC）是由歐洲航天局在2005年發(fā)起的航天任務(wù)設(shè)計(jì)優(yōu)化領(lǐng)域的巔峰擂臺(tái)，被譽(yù)為航天界奧林匹克。該比賽不限人力物力，采取開(kāi)放式比賽形式，要求參賽隊(duì)伍在28天內(nèi)攻克“近乎不可能”的太空任務(wù)設(shè)計(jì)優(yōu)化難題，吸引了來(lái)自世界頂級(jí)航天機(jī)構(gòu)與高校的團(tuán)隊(duì)同臺(tái)競(jìng)技。
2025年11月18日，GTOC 13落下帷幕，清華大學(xué)航天動(dòng)力學(xué)與控制實(shí)驗(yàn)室（LAD）團(tuán)隊(duì)以最高分奪得本屆比賽冠軍，這也是LAD團(tuán)隊(duì)第二次在該賽事中奪冠。
LAD團(tuán)隊(duì)成員的航天夢(mèng)，始于年少時(shí)對(duì)浩瀚星空的仰望，他們也因這場(chǎng)比賽更加堅(jiān)定了科研志趣，決心讓熾熱的航天夢(mèng)飛向深邃宇宙。
LAD團(tuán)隊(duì)合影。
邊學(xué)邊賽 最后2小時(shí)實(shí)現(xiàn)反超
本屆GTOC由美國(guó)國(guó)家航空航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室主辦，共有101支隊(duì)伍參賽，比賽題目為“人類(lèi)首次無(wú)人飛船探測(cè)系外行星系統(tǒng)”，要求參賽者設(shè)計(jì)飛船的飛行軌跡，讓飛船盡可能多且分散地飛越探測(cè)恒星Altaira系統(tǒng)的310個(gè)天體，并最大化科學(xué)探測(cè)價(jià)值。賽題對(duì)于系外行星探測(cè)與移民研究等具有一定的前瞻價(jià)值。
剛拿到賽題，LAD團(tuán)隊(duì)就意識(shí)到了題目的復(fù)雜性——飛船只能依靠行星借力和太陽(yáng)帆光壓力進(jìn)行變軌，僅以飛越200顆小行星估算就有約310200種可能。團(tuán)隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)、航院博三學(xué)生宋家隆坦言：“太陽(yáng)帆屬于連續(xù)推力問(wèn)題，而我們所有人都不掌握這項(xiàng)技術(shù)?！眻F(tuán)隊(duì)成員平均年齡僅23歲，且全員都是首次征戰(zhàn)GTOC，邊學(xué)邊賽成了他們的關(guān)鍵詞。
28天賽期里，每支參賽隊(duì)伍都可以隨時(shí)提交新方案并刷新榜單成績(jī)，歐洲航天局團(tuán)隊(duì)幾乎每次提交結(jié)果后都穩(wěn)居榜首。實(shí)時(shí)更新的排名，給LAD團(tuán)隊(duì)帶來(lái)了巨大壓力。重重挑戰(zhàn)之下，團(tuán)隊(duì)成員迅速調(diào)整狀態(tài)，幾乎全天無(wú)休，保持高強(qiáng)度工作節(jié)奏。
在比賽結(jié)束前兩個(gè)小時(shí)里，LAD團(tuán)隊(duì)全員齊心協(xié)力，排查問(wèn)題、修復(fù)漏洞，終于完成優(yōu)化，提交了最滿(mǎn)意的計(jì)算結(jié)果。最終，LAD團(tuán)隊(duì)的成績(jī)強(qiáng)勢(shì)反超，并取得GTOC 13的冠軍。他們不僅實(shí)現(xiàn)飛越天體數(shù)量與科學(xué)回報(bào)得分雙料第一，更構(gòu)建起千萬(wàn)量級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)，自主創(chuàng)新的軌跡規(guī)劃算法實(shí)現(xiàn)了高效優(yōu)化，單次優(yōu)化平均耗時(shí)僅0.1秒，達(dá)到領(lǐng)先水平。
LAD團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的無(wú)人飛船探測(cè)軌跡局部放大圖。
新手逆襲 賽場(chǎng)上錨定科研方向
看到越來(lái)越多新生對(duì)航天動(dòng)力學(xué)優(yōu)化領(lǐng)域萌生興趣，LAD團(tuán)隊(duì)領(lǐng)隊(duì)、航院教授蔣方華直言：“我不會(huì)盲目鼓勵(lì)大家參加比賽，同學(xué)們得先打好基礎(chǔ)，磨刀不誤砍柴工。”
行健書(shū)院大三學(xué)生吳亦烜是LAD團(tuán)隊(duì)中唯一的本科生。他曾組隊(duì)參加過(guò)兩次國(guó)內(nèi)本科生軌道設(shè)計(jì)比賽，均斬獲冠軍，這些經(jīng)歷也讓他對(duì)航天動(dòng)力學(xué)優(yōu)化領(lǐng)域產(chǎn)生了濃厚的興趣。于是，當(dāng)他得知GTOC 13舉辦后，便主動(dòng)聯(lián)系蔣方華老師，申請(qǐng)加入這支主要由博士生構(gòu)成的隊(duì)伍?！爱?dāng)時(shí)我的想法很簡(jiǎn)單，從比賽里學(xué)到東西就行?！眳且酂@說(shuō)。
參賽初期，吳亦烜總是默默坐在會(huì)議室后排，認(rèn)真聽(tīng)?zhēng)熜?、師姐們展示方案，偶爾?huì)一頭霧水。“GTOC比想象中難太多，要解決的問(wèn)題非常復(fù)雜?！钡z毫沒(méi)有退縮，始終跟著團(tuán)隊(duì)梳理思路。恰好團(tuán)隊(duì)需要一位會(huì)議紀(jì)要整理員，而他本就有隨手記錄的習(xí)慣，便主動(dòng)攬下了這份差事，成為L(zhǎng)AD團(tuán)隊(duì)的“備忘錄”。看似瑣碎的記錄工作，反而讓吳亦烜更清晰地掌握了項(xiàng)目全局?！霸谡砑o(jì)要的過(guò)程中，我摸清了學(xué)長(zhǎng)、學(xué)姐們拆解難題的邏輯，這比單純學(xué)習(xí)技術(shù)收獲更大。”
LAD團(tuán)隊(duì)會(huì)議討論。
此外，吳亦烜還協(xié)助航院三年級(jí)碩士生李錦堂針對(duì)已生成的結(jié)果展開(kāi)局部?jī)?yōu)化，助力團(tuán)隊(duì)精準(zhǔn)驗(yàn)證結(jié)果，提交高質(zhì)量的參賽方案。吳亦烜表示：“我或許沒(méi)法在核心思路上提供助力，但能投身實(shí)踐嘗試做些局部?jī)?yōu)化，哪怕最終結(jié)果沒(méi)能直接幫團(tuán)隊(duì)提分，也遠(yuǎn)比站在原地旁觀(guān)更有收獲?！?/p>
通過(guò)這次比賽，吳亦烜更堅(jiān)定了自己的航天理想，并打算將來(lái)在航院攻讀博士學(xué)位，在航天動(dòng)力學(xué)優(yōu)化領(lǐng)域繼續(xù)探索。
不盲從、敢較真 隊(duì)長(zhǎng)率隊(duì)合力破局
作為隊(duì)長(zhǎng)，宋家隆肩上的壓力很大。由于LAD團(tuán)隊(duì)成員均無(wú)GTOC參賽經(jīng)驗(yàn)，編程語(yǔ)言也各有不同，因此他需要與隊(duì)員反復(fù)溝通協(xié)調(diào)，為每個(gè)人匹配最適合的任務(wù)，同時(shí)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研討攻關(guān)。后來(lái)，宋家隆用“生成文件互相讀取”的方法攻克了跨語(yǔ)言協(xié)作的難題。
LAD團(tuán)隊(duì)一起協(xié)作解決問(wèn)題。
團(tuán)隊(duì)磨合的挑戰(zhàn)遠(yuǎn)不止于此。比賽開(kāi)始的前兩周，隊(duì)員們的探索相繼在關(guān)鍵環(huán)節(jié)受阻，始終沒(méi)能算出有效結(jié)果，團(tuán)隊(duì)整體進(jìn)度徹底停滯。就在攻關(guān)陷入僵局之際，團(tuán)隊(duì)又在太陽(yáng)帆與行星借力耦合問(wèn)題的處理上產(chǎn)生了分歧——大家原本計(jì)劃根據(jù)問(wèn)題特征拆分為兩個(gè)子問(wèn)題逐一突破，但有隊(duì)員查閱經(jīng)典文獻(xiàn)后發(fā)現(xiàn)，此前的研究者大多采用合并處理問(wèn)題的思路。面對(duì)兩種迥然不同的方案，宋家隆沒(méi)有盲目決策，而是帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行驗(yàn)證。最后，他們證實(shí)“合做方案耗時(shí)久、效果差”，便果斷堅(jiān)持使用原方案。“科研需要反復(fù)驗(yàn)證，才能得出最適合團(tuán)隊(duì)的方案?！彼渭衣”硎?。
夜深人靜時(shí)，實(shí)驗(yàn)室里擺放著幾張行軍床，有人輕輕熄滅了睡著的同學(xué)身旁的燈，有人還在徹夜攻克解不開(kāi)的題。宋家隆說(shuō)：“團(tuán)隊(duì)要是缺了任何一個(gè)人，都無(wú)法提交最后的方案，這種親密無(wú)間的配合比奪冠的結(jié)果更珍貴。”
薪火相傳 讓航天夢(mèng)飛向宇宙更深處
LAD團(tuán)隊(duì)成員的航天夢(mèng)，皆源于少年時(shí)最滾燙的熱愛(ài)與最堅(jiān)定的向往，有人被神舟系列飛船發(fā)射的壯觀(guān)畫(huà)面打動(dòng)，有人因“天宮課堂”的神奇實(shí)驗(yàn)心動(dòng)，還有人在家鄉(xiāng)西昌的火箭發(fā)射轟鳴聲中萌生了探索宇宙的好奇。
他們懷揣著這份熾熱的初心步入清華園，跨學(xué)科的培養(yǎng)模式助力他們錨定科研志趣，各類(lèi)專(zhuān)題講座幫助他們拓寬科研視野。參加這場(chǎng)國(guó)際賽事，更讓他們少年時(shí)的航天夢(mèng)在清華園里落地生根，他們也由此堅(jiān)定志向，將科研方向聚焦于航天動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域。
這份對(duì)深空探測(cè)的執(zhí)著，在清華園里薪火相傳。2005年，航院寶音賀西教授便率隊(duì)，作為當(dāng)時(shí)唯一一支亞洲隊(duì)伍參加了首屆GTOC大賽。從最初參賽時(shí)成績(jī)不佳，到近十年斬獲2次冠軍2次亞軍，并成功主辦一屆賽事，LAD團(tuán)隊(duì)書(shū)寫(xiě)了清華人探索深空的新篇章?！拔覀冞@次能拿冠軍，一方面是緣于自身的努力，另一方面是基于整個(gè)團(tuán)隊(duì)二十年的積累?！笔Y方華說(shuō)。
LAD團(tuán)隊(duì)用AI生成的無(wú)人飛船探測(cè)軌跡概念圖。
本屆比賽雖然落下帷幕，但隊(duì)員們?nèi)择R不停蹄地開(kāi)展總結(jié)復(fù)盤(pán)工作?！拔覀兊冒驯荣愔写a里踩過(guò)的‘坑’，記錄下來(lái)、做好注釋?zhuān)拍茏尲夹g(shù)成果代代相傳?！蔽磥?lái)，浩瀚宇宙的更深處，定有他們探索不止的身影。
