勇闯深空 壮志凌云

2019-07-12 14:53:58 来源:人才就业社保信息报社 作者:苏晓洲 李国利 谢樱

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国防科技大学“航天青年军”的“银河大移民”

地球人从太阳系启程,该怎样向银河系移民?这不是科幻电影《流浪地球》中的桥段,而是有“航天奥林匹克”之称的国际空间轨道设计大赛(GTOC)上,美国宇航局喷气推进实验室向全球航天界提出的“烧脑”命题。从5月下旬至6月中旬,70多支参赛队围绕这一主题,在28天赛期里不断比拼更好的方案,由电脑自动计算成绩并实时更新排名。

6月13日凌晨4点,由14名平均年龄不到29岁的国防科技大学与西安卫星测控中心“航天青年军”组成的联队,凭借令人信服的表现夺得冠军,一举打破欧美对此项赛事的长期垄断。联队带头人、国防科大空天科学学院教授罗亚中感叹,从往届的“望洋兴叹”,到上一届屈居亚军,再到本届让欧美同行“望尘莫及”,中国的太空轨道设计竞技能力实现了“三级跳”。

将艰难困苦化为冠军信念

国防科技大学“空天楼”A306机房是联队参加本次大赛的大本营。这里除了成排的电脑,一块白板同样引人注目。比赛期间,每当联队刷新成绩,队员们就会画一个笑脸形状的时钟记录。随着原有的分数不断被打破,排成U型的时钟像一条贪吃蛇,最后“吃”到了白板中心的冠军奖杯。

但竞赛的紧张程度远不像玩贪吃蛇那么轻松。“‘银河大移民’赛题就是一个超级‘航天计划’。”罗亚中介绍,人类向银河系移民可选择恒星系多达10万个,空间横跨21万光年,时间横跨9000万年,复杂程度为历届大赛之最。

他随手举起了例子。“有361个点的围棋棋盘,每个点有‘黑’‘白’和‘无子’3种状态,搜索空间为3的361次方;而‘银河大移民’10万个移民目标都有‘移民’和‘不移民’2种状态,搜索空间为2的100000次方,空间分布复杂度是围棋的10的29928次方。”

GTOC大赛由欧洲航天局(ESA)于2005年发起,每1至2年举行一次。在上届比赛中,国防科大参赛队曾大幅领先另一支参赛队,却最终被对方反超,屈居亚军。虽然创下亚洲代表队的最好参赛成绩,但罗亚中等人并不满意:“我们一定要争世界第一!”

今年40岁的罗亚中已有近20年的航天轨道设计研究履历,参加过“神舟”飞船交会对接等多项航天任务,很多队员虽为“80后”“90后”,但相关经验同样丰富。不过看似“高大上”的卫星轨道设计工作,外人很难想象背后的艰难与痛苦。

罗亚中说,他曾经为了一个设计目标不停地转换思路,泡在机房反复运算验证,时间长达5个月。随着任务期限临近,那些难以突破的瓶颈常常令人萌发以头撞墙“撞出”答案的焦虑和冲动。挑战面前,深信磨难经历培养毅力、经验积累孕育成功的罗亚中和队员们,需要做的就是“把平时所思、所学、所用来一次新的凝练,然后运用到解题上面”。

用超越自我战胜浩渺星辰

为了增加比赛难度,大赛命题中设置了诸多约束条件:每次星际转移时间间隔有特殊要求,飞船不能“越界”跑出银河系,也不得太靠近银河中心……只有参赛人脑+电脑的“攻略复杂”,才能战胜银河系浩渺的“空间复杂”。

“4周的赛程,前期越早提交成绩将拥有越高的积分系数,中期和后期则需要不断战胜对手和自我,通过技术升级和灵活博弈脱颖而出。”国防科技大学博士生舒鹏说,5月16日比赛一开始,大家就进入了“拼脑+拼命”的状态。

而从5月22日凌晨4点大赛首次允许提交成绩那一刻起,各队提交方案产生的得分就不断变化。出方案,提交;再出方案,再提交。96分起步,1000分,1400分,2000分……“空天楼”A306机房,气氛紧张得快要爆炸。

“每一次成绩突破只会带来短暂兴奋,之后将面临无比煎熬的‘天花板’。一个关键参数上去,另一个关键参数就会降下来,按下葫芦漂起瓢的疲于奔命感,考验所有人的脑力、体力和毅力。”罗亚中表示。

“无论是谁,哪怕深夜产生一个灵感,都会赶紧把大家叫起来运算和验证。”国防科技大学博士生黄岸毅说,5月24日凌晨,他们第一次占据榜首,但当晚就被一支参赛队反超,队员们立刻重新开始头脑风暴,拿出更高水准的方案与对方竞争。

熬夜构思、运算、绘图,每天的标准宵夜,是罗亚中妻子每晚“探班”送来的大西瓜。比赛后段某一天,大家感觉身体接近极限,相约去校门外小饭馆聚餐放松。刚吃完没多久,国防科技大学博士生舒鹏突然从“去应力退火”中萌生新方案的灵感。大家赶紧跑回机房测试,当晚分数突破2400,随后西安卫星测控中心的沈红新和黄岸毅又提出了新构型,方案成绩轻松突破2800分大关。每个人心里都清楚,今年他们已经稳操胜券,但冲击新高分的步伐已经停不下来。

6月12日,距离大赛结束不到24小时,舒鹏突然发现此前一个被放弃的方案仍有可取之处,经过优化,“弃案”将他们的成绩提高到3088分。倒计时最后20分钟,国防科大硕士生史兼郡举手示意:“我还有个程序可以试一下!”这个程序运行了15分钟,系统显示得分3101。一时间,A306机房、“空天楼”内外,掌声、欢呼声、呐喊声此起彼伏。

6月13日凌晨4点18分,罗亚中发了一条朋友圈:“我们是世界冠军,我们创造了历史!”

以优异表现彰显人才力量

如潮的点赞声中,GTOC大赛发起人发来贺信,大赞队员们的出色成绩。很多海外参赛团队惊呼,在他们只能“移民”1000多颗恒星系的时候,中国“航天青年军”已具备“移民”4000多颗恒星系的能力。

由于领先亚军(2070分)的优势创历届大赛之最,应众多参赛队要求,组委会将冠军方案公布在官网上。很多同行看后感慨,中国在航天任务规划、轨道动力学等基础研究上已达到世界一流水平,方案凸显中国航天人才令人信服的创新和实践能力。

罗亚中说:“这次比赛获得的成果对人类航天事业具有重要意义。此次大赛‘移民银河系’的策略,可用于找到或优化开发利用丰富资源的航天方案。另一方面,复杂空间交会序列催生的技术和方案,有助于维护国家空间资产安全和提高太空威慑能力。”

习近平总书记指出,国防科技大学是高素质新型军事人才培养和国防科技自主创新高地。要紧跟世界军事科技发展潮流,适应打赢信息化局部战争要求,抓好通用专业人才和联合作战保障人才培养,加强核心关键技术攻关,努力建设世界一流高等教育院校。近年来,国防科技大学加快改革创新步伐,人才培养成效明显,有16名工程硕士获得国家首批“作出突出贡献的工程硕士学位获得者”称号,取得了以银河系列巨型计算机、“天河”系列超级计算机系统、“北斗”卫星导航定位系统、高性能路由器、无人驾驶车、激光陀螺为代表的一大批自主创新成果。

根据大赛规则,下届GTOC赛事将首次由中国主办,由获胜队伍命题。“这既是荣誉也是挑战。GTOC大赛每届命题都是航天战略思维与规划能力的展示,我们将运用中国智慧,融汇中华文化提出世界级新命题,促进中国和世界航天科研交融互鉴、共同发展。”罗亚中说。

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