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重生科技學霸

作者:瘋子C
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第六卷 大時代 第四百一十一章 落月計算和模型

第六卷 大時代

第四百一十一章 落月計算和模型

秦元清的計算工作,都是將每一個參數調控到無比精準的。平常生活中,習慣性的保持小數點后2位數,在航天工程就不適用,航天工程講究的無比準確的,所以秦元清都是將小數點后保持在10位數,以儘可能地減小誤差。
首先,是第一階段的主減速段。
有時候不得不說,數學是所有科學中最嚴謹的,數學家都是一群追求完美的理想主義者。
然後,對末端水平速度約束條件下的主減速段制導律進行了研究。
同時,SPA盆地深達13公里,是月球上最深的撞擊盆地,這意味著當年的撞擊事件很可能會挖出月殼深處甚至月幔的物質,這些或將成為人類研究月球內部成分的「鑰匙」。
實際上在邀請秦元清前來幫忙前,他們團隊自然也進行了計算、超算模擬,可是呢結果卻並不如人意。
等到秦元清完成了自己所有工作后,已經是一個星期過後了,秦元清起身伸了個懶腰,打了個哈欠。來到秘密基地后,他的工作時間一天16個小時都算是短了,有時候甚至是24小時持續工作。
不說秦元清去房間睡覺,且說歐陽院士拿到數據盤后,第一時間安排進行了超算模擬,作為航天工程,本身就擁有屬於航天工程專用的超級計算機。
航天工程,也是分成各個領域的,他們也只是探月工程部分。
整個過程,都是一點差錯都不能出。實際上在知曉嫦娥三號採用當初秦元清在和_圖_書嫦娥二號所建的模型,秦元清自己都下出了一身冷汗,因為他當初所弄的模型,是根據嫦娥二號以及該火箭進行專門建立的模型,是最優的。可是嫦娥三號,相比起嫦娥二號,是有所變化的,也就是說嫦娥二號的最優方案,並不意味著就是嫦娥三號的最優方案,可以說嫦娥三號取得圓滿成功,真的是有運氣成分,不過秦元清估計,當初嫦娥三號的落月地點與計算值絕對有不小的偏差。
有了上次的合作,歐陽院士是很清楚秦元清的能力,更何況這些年,秦元清在學術上取得了突飛猛進的進步,獲得了全世界的認可,早早奠定了自己的學術地位。
不知不覺中,秦元清已經在開始從繞月軌道到軟著陸這個階段的計算工作量。
『鵲橋號』的作用,就是用來保持地球控制中心和嫦娥四號探測器的通信。
秦元清笑了笑,這一切都在他的預料之中,所以秦元清就告辭離開了,當然等到嫦娥四號發射的時候,秦元清還得參加一下,這卻是要預防一些意外,好可以及時補救。
歐陽院士並不願意看到這些年輕人,驕傲自滿,從而故步自封。
團隊的其他人,聽到歐陽院士的話,都不由露出慚愧之色。
至於將參數輸入原本的模型,結果不一樣,歐陽院士根本就不在意,畢竟那套模型,是秦元清幾年前弄的,是針對嫦娥二號。而現在過去這麼多年時間,情況都有所www.hetubook•com.com變化,難道用新東西去適應舊規則?
在月球的背面,是接收不到地球傳來的無線信號的。
至於月球背面的降落點,秦元清選擇了SPA盆地。SPA盆地是月球上最大的、也是最古老的隕石坑,直徑高達2500公里。
而這一次嫦娥四號,是要在背面登錄,理論上是差不多,但是實際上的難度卻是要高一大截,其中一個問題就是信號問題!
計算工作量完成是第一步,第二步就是構建完整的模型,以便於進行超級計算機模擬。
秦元清一覺醒來,這一覺就睡了12個小時,醒來才知曉剛剛完成超算模擬,超算模擬並沒有出現什麼問題,幾次超算模擬的結果都是一致的。
雖然睡了12個小時,但是秦元清的精神並不怎麼好,一個禮拜的高強度工作,而且還是極度用腦的,現在一結束,整個人都放鬆下來,精神頭就不震。
秦元清跟辦公室打了個招呼,暫時休假三天,也剛好是遇到五一,所以秦元清直接在家裡休息,至於一些活動,則是由徐嘉憶和其他副校長參加。
「你們這段時間要好好研究,研究為何是這樣,人啊,一定要切記,活到老學到老,切勿故步自封!」歐陽院士語重心長地說道。
秦元清現在,只想好好讓自己放鬆放鬆,陪陪自己的孩子。也趁著五一假期,帶著老婆孩子回老家一趟,畢竟他也有很長時間沒有回老家了和*圖*書,也想家了。
「幸不辱命,終於全部搞定!」秦元清將數據盤交給歐陽院士:「接下來超算模擬就交給你們了,我去睡一覺,困死我了!」
「秦院士,怎麼樣?」歐陽院士問道。
也正是如此,經歷一年多的坎坷曲折,一直無法得到讓人滿意的結果。歐陽院士乾脆跟上級申請,邀請秦元清前來幫忙,解決這個難題。
「果然,請秦院士過來幫忙,是最明智的選擇,我們團隊一直以來都沒搞定的問題,秦院士用了一個星期就搞定!」歐陽院士心中暗自嘀咕著。
一旦嫦娥四號探測器在這片區域有所發現,那對於華夏完全征服月球的步伐,或許會更加促進一步!
歐陽院士親自送秦元清離開基地大門,從秘密基地返回水木,都是有特殊部門用專車護送秦元清回去。
當然,因為地月之間距離比較遠,是存在著通信一定的延遲問題。這就導致,嫦娥四號探測器在落月階段,位於地球控制中心的技術人員,無法根據實施情況操控探測器的降落軌道。這完全相當於盲降,所以技術難度比之可以實時操控的降落過程,要難上不止一個檔次。
「歐陽院士,您看,包括繞月軌道、地月軌道遷移、繞月軌道、降落點都和我們當初有了不小差別……」一個中年科學家遲疑了一下:「會不會不妥?」
對於歐陽院士而言,選擇相信秦元清就是了。
接下來,對末端高度約束條件下的主減速段制導律進和圖書行了研究。
利用開普勒軌道的軌道參數與末端運動參數的對應關係,將末端運動參數約束轉化為軌道參數約束,從而將軌跡規劃問題轉化為有限推力變軌問題,進而通過最小二乘修正方法得到制導律。
秦元清根據數據中的嫦娥四號構型特點,在此基礎上建立了小型月球探測器的導航、制導與控制系統工作模型和質心、姿態動力學模型。模型中考慮了各個發動機推力偏心、偏斜產生的影響,並考慮了制導、導航與控制分系統離散的工作特性。
結果讓歐陽院士極為欣喜的是,整個模擬過程沒有出現任何意外。在大屏幕中,可以明顯的看到,嫦娥四號探測器在火箭的運送下發射升空,然後進入預定軌道,隨後繞地球飛行之後進入地月軌道,隨後經過變軌后被月球俘虜,在設定軌道上繞月飛行,隨後經過變軌進入落月軌道,隨後不斷進行變速操控,嫦娥四號探測器最後穩穩地落在SPA盆地的預定著陸點。
昨晚直接通宵,沉浸在工作中還沒有覺得,如今工作結束,秦元清就感覺到又累又困的,最想做的就是好好睡一覺。
哪怕是秦元清的計算結果,與超算模擬不一樣,歐陽院士也毫無疑問選擇秦元清。更何況,超算模擬,都沒問題。
「我們在航天工程領域,離美利堅還有比較大的差距,我們一定不能因為現在取得一些成績,就沾沾自喜,驕傲自滿,這是要不得的。我們不是要跟別人比,我們https://www.hetubook.com.com是要不斷超越自己,是跟自己比!」歐陽院士說道:「我已經70多歲了,有心無力了,我們華夏航天工程,還得靠你們,一定要始終記得,我們的目標不是美利堅,而是星辰大海!」
當然,為此華夏航天工程也有相應的方案,計劃發射一顆嫦娥四號月球探測器的中繼衛星,也就是『鵲橋號』,根據方案該中繼星將允許在地月引力平衡點L2點,計劃將在5月21日發射升空。
隨後,建立制導慣性極坐標系下的動力學方程,將目標約束量作為狀態量,使用偽譜法可以方便地求出一些參數的數值。
如果是其他數學家,也許只能完成計算部分,模型就得由其他專業人員完成,可是秦元清不需要,這一方面他也是行家,這就避免了不同人之間,難以理解對方所需要的,所帶來的人為誤差。
在此基礎上,針對給定發動機的配置,研究了主減速段航程的取值範圍,並研究該範圍內的軌道特性,以四元數作為參數,並引入偏差四元數,構造擬歐拉角以消除目標姿態的雙值性,並利用攝動雙積分系統的時間最優控制設計了姿態控制,嘗試得出一個最優控制解。
不過那時候,秦元清直接在指揮中心即可。
哪有這般道理。
「有什麼不妥,就按照秦元清這一套參數和模型來!」歐陽院士沒好氣地說道:「你們這些小夥子,還懷疑秦院士的能力么!」
連續幾次超算模擬,都全部落在了SPA盆地,位置一絲不差。
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