国际空间探测轨迹优化大赛（GTOC）是由欧洲航天局在2005年发起的航天任务设计优化领域的巅峰擂台，被誉为航天界奥林匹克。该比赛不限人力物力，采取开放式比赛形式，要求参赛队伍在28天内攻克“近乎不可能”的太空任务设计优化难题，吸引了来自世界顶级航天机构与高校的团队同台竞技。
2025年11月18日，GTOC 13落下帷幕，清华大学航天动力学与控制实验室（LAD）团队以最高分夺得本届比赛冠军，这也是LAD团队第二次在该赛事中夺冠。
LAD团队成员的航天梦，始于年少时对浩瀚星空的仰望，他们也因这场比赛更加坚定了科研志趣，决心让炽热的航天梦飞向深邃宇宙。
LAD团队合影。
边学边赛 最后2小时实现反超
本届GTOC由美国国家航空航天局喷气推进实验室主办，共有101支队伍参赛，比赛题目为“人类首次无人飞船探测系外行星系统”，要求参赛者设计飞船的飞行轨迹，让飞船尽可能多且分散地飞越探测恒星Altaira系统的310个天体，并最大化科学探测价值。赛题对于系外行星探测与移民研究等具有一定的前瞻价值。
刚拿到赛题，LAD团队就意识到了题目的复杂性——飞船只能依靠行星借力和太阳帆光压力进行变轨，仅以飞越200颗小行星估算就有约310200种可能。团队队长、航院博三学生宋家隆坦言：“太阳帆属于连续推力问题，而我们所有人都不掌握这项技术。”团队成员平均年龄仅23岁，且全员都是首次征战GTOC，边学边赛成了他们的关键词。
28天赛期里，每支参赛队伍都可以随时提交新方案并刷新榜单成绩，欧洲航天局团队几乎每次提交结果后都稳居榜首。实时更新的排名，给LAD团队带来了巨大压力。重重挑战之下，团队成员迅速调整状态，几乎全天无休，保持高强度工作节奏。
在比赛结束前两个小时里，LAD团队全员齐心协力，排查问题、修复漏洞，终于完成优化，提交了最满意的计算结果。最终，LAD团队的成绩强势反超，并取得GTOC 13的冠军。他们不仅实现飞越天体数量与科学回报得分双料第一，更构建起千万量级数据库，自主创新的轨迹规划算法实现了高效优化，单次优化平均耗时仅0.1秒，达到领先水平。
LAD团队设计的无人飞船探测轨迹局部放大图。
新手逆袭 赛场上锚定科研方向
看到越来越多新生对航天动力学优化领域萌生兴趣，LAD团队领队、航院教授蒋方华直言：“我不会盲目鼓励大家参加比赛，同学们得先打好基础，磨刀不误砍柴工。”
行健书院大三学生吴亦烜是LAD团队中唯一的本科生。他曾组队参加过两次国内本科生轨道设计比赛，均斩获冠军，这些经历也让他对航天动力学优化领域产生了浓厚的兴趣。于是，当他得知GTOC 13举办后，便主动联系蒋方华老师，申请加入这支主要由博士生构成的队伍。“当时我的想法很简单，从比赛里学到东西就行。”吴亦烜说。
参赛初期，吴亦烜总是默默坐在会议室后排，认真听师兄、师姐们展示方案，偶尔会一头雾水。“GTOC比想象中难太多，要解决的问题非常复杂。”但他丝毫没有退缩，始终跟着团队梳理思路。恰好团队需要一位会议纪要整理员，而他本就有随手记录的习惯，便主动揽下了这份差事，成为LAD团队的“备忘录”。看似琐碎的记录工作，反而让吴亦烜更清晰地掌握了项目全局。“在整理纪要的过程中，我摸清了学长、学姐们拆解难题的逻辑，这比单纯学习技术收获更大。”
LAD团队会议讨论。
此外，吴亦烜还协助航院三年级硕士生李锦堂针对已生成的结果展开局部优化，助力团队精准验证结果，提交高质量的参赛方案。吴亦烜表示：“我或许没法在核心思路上提供助力，但能投身实践尝试做些局部优化，哪怕最终结果没能直接帮团队提分，也远比站在原地旁观更有收获。”
通过这次比赛，吴亦烜更坚定了自己的航天理想，并打算将来在航院攻读博士学位，在航天动力学优化领域继续探索。
不盲从、敢较真 队长率队合力破局
作为队长，宋家隆肩上的压力很大。由于LAD团队成员均无GTOC参赛经验，编程语言也各有不同，因此他需要与队员反复沟通协调，为每个人匹配最适合的任务，同时带领团队研讨攻关。后来，宋家隆用“生成文件互相读取”的方法攻克了跨语言协作的难题。
LAD团队一起协作解决问题。
团队磨合的挑战远不止于此。比赛开始的前两周，队员们的探索相继在关键环节受阻，始终没能算出有效结果，团队整体进度彻底停滞。就在攻关陷入僵局之际，团队又在太阳帆与行星借力耦合问题的处理上产生了分歧——大家原本计划根据问题特征拆分为两个子问题逐一突破，但有队员查阅经典文献后发现，此前的研究者大多采用合并处理问题的思路。面对两种迥然不同的方案，宋家隆没有盲目决策，而是带领团队进行验证。最后，他们证实“合做方案耗时久、效果差”，便果断坚持使用原方案。“科研需要反复验证，才能得出最适合团队的方案。”宋家隆表示。
夜深人静时，实验室里摆放着几张行军床，有人轻轻熄灭了睡着的同学身旁的灯，有人还在彻夜攻克解不开的题。宋家隆说：“团队要是缺了任何一个人，都无法提交最后的方案，这种亲密无间的配合比夺冠的结果更珍贵。”
薪火相传 让航天梦飞向宇宙更深处
LAD团队成员的航天梦，皆源于少年时最滚烫的热爱与最坚定的向往，有人被神舟系列飞船发射的壮观画面打动，有人因“天宫课堂”的神奇实验心动，还有人在家乡西昌的火箭发射轰鸣声中萌生了探索宇宙的好奇。
他们怀揣着这份炽热的初心步入清华园，跨学科的培养模式助力他们锚定科研志趣，各类专题讲座帮助他们拓宽科研视野。参加这场国际赛事，更让他们少年时的航天梦在清华园里落地生根，他们也由此坚定志向，将科研方向聚焦于航天动力学领域。
这份对深空探测的执着，在清华园里薪火相传。2005年，航院宝音贺西教授便率队，作为当时唯一一支亚洲队伍参加了首届GTOC大赛。从最初参赛时成绩不佳，到近十年斩获2次冠军2次亚军，并成功主办一届赛事，LAD团队书写了清华人探索深空的新篇章。“我们这次能拿冠军，一方面是缘于自身的努力，另一方面是基于整个团队二十年的积累。”蒋方华说。
LAD团队用AI生成的无人飞船探测轨迹概念图。
本届比赛虽然落下帷幕，但队员们仍马不停蹄地开展总结复盘工作。“我们得把比赛中代码里踩过的‘坑’，记录下来、做好注释，才能让技术成果代代相传。”未来，浩瀚宇宙的更深处，定有他们探索不止的身影。
