2025年第十三届中国空间轨道设计竞赛研讨会暨首届ATK软件用户大会

第十三届中国空间轨道设计竞赛研讨会暨首届ATK软件用户大会将于2025年4月12日至13日在湖南省长沙市召开。本次会议旨在为第十三届中国空间轨道设计竞赛参赛者搭建交流与学习的平台，分享第十三届轨道竞赛的解题亮点与创新成果，推动我国空间轨道设计水平进一步提升。同时，探讨ATK支撑空间轨道设计的经验，进一步探索航天工业软件应用需求与未来发展方向，助力国产航天任务设计软件生态建设。

第十三届中国空间轨道设计竞赛由中国力学学会主办，北京理工大学、航天东方红卫星有限公司、北京工业大学、中国科学院空间应用工程与技术中心和国防科技大学共同承办。竞赛共吸引了来自全国各高校和科研院所的147支队伍参赛，题目数量、报名队伍数量以及提交正确解的队伍数量均创历史新高，且通过首次引入ATK软件实现了解题效率的显著提升。

本次会议将为竞赛获奖队伍颁奖，并邀请三个赛道前十名队伍的代表介绍解题思路与方法。同时，围绕ATK软件多场景应用、国产化适配和品质提升等问题聆听专家学者以及用户的意见建议。

以下内容为GPT视角对中国空间轨道设计竞赛研讨会暨首届ATK软件用户大会相关领域的研究解读，仅供参考：

中国空间轨道设计研究现状

一、研究机构与技术创新

核心机构

中国航天科技集团：主导卫星、载人航天及深空探测轨道设计，开发高精度轨道控制算法（如嫦娥五号月轨交会对接）。

中国科学院：依托国家空间科学中心、紫金山天文台等，研究轨道力学、空间环境建模与自主导航技术。

高校：清华大学、哈尔滨工业大学、国防科技大学等开展轨道优化算法（如智能优化、多目标设计）研究。

技术突破

自主轨道设计软件：开发具有自主知识产权的轨道分析工具（如CAST-Orbit），支持星座设计、轨道预报与碰撞预警。

智能优化算法：引入机器学习（如强化学习）优化星座构型，提升通信/遥感卫星覆盖效率。

自主导航技术：基于星间链路（如北斗卫星）和脉冲星导航（天宫空间站试验），减少地面依赖。

二、重大工程与轨道设计实践

北斗全球卫星导航系统

混合星座设计：结合地球静止轨道（GEO）、倾斜地球同步轨道（IGSO）和中圆轨道（MEO），实现全球覆盖与区域增强。

轨道维持策略：通过霍尔电推进器延长卫星寿命，优化星座相位保持。

天宫空间站

近地轨道选择：高度约400公里，倾角42度，平衡能源获取（太阳光照）与通信覆盖。

轨道交会技术：货运飞船（天舟系列）实现高精度自主对接，误差控制在厘米级。

嫦娥探月工程

地月转移轨道：采用多次轨道修正（如嫦娥五号），实现月球轨道捕获与样品返回。

环月轨道设计：优化遥感探测与着陆器分离轨道，支持月背探测（嫦娥四号）。

天问火星探测

深空轨道规划：设计地火转移轨道（霍曼轨道）、火星捕获轨道及着陆轨道，应对通信延迟挑战。

气动减速技术：利用火星大气实现探测器减速，轨道设计需精确计算进入角度与速度。

三、国际合作与标准化

国际项目参与

空间碎片监测：加入机构间空间碎片协调委员会（IADC），共享轨道数据以规避碰撞。

深空探测合作：与欧空局（ESA）等联合研究月球基地轨道设计、火星采样返回轨道。

技术输出与标准制定

北斗系统：推动卫星导航星座设计国际标准化，参与ICG（国际GNSS委员会）规则制定。

商业航天合作：支持OneWeb等低轨星座的轨道协调，提供频率与轨道资源分配方案。

四、挑战与未来方向

技术挑战

轨道资源竞争：低轨星座（如遥感、通信）密集部署需优化频谱与轨道共存。

空间环境适应：应对太阳活动（如日冕物质抛射）对轨道衰减的影响，提升长期预报精度。

前沿方向

智能星座：开发动态重构轨道，根据任务需求调整卫星位置（如应对突发事件）。

深空轨道创新：研究小行星采样返回轨道、木星探测引力弹弓轨道设计。

商业航天融合：支持民营卫星企业（如银河航天）的星座设计，推动低成本轨道解决方案。

中国空间轨道设计研究可以应用在哪些行业或产业领域

一、航天核心产业深化

卫星星座优化

通信/遥感星座：设计低轨互联网星座（如低轨宽带）的轨道倾角与相位，平衡覆盖与成本；优化遥感卫星的重访周期与分辨率。

导航增强：北斗系统通过轨道设计提升亚太区域定位精度，支持高精度农业与自动驾驶。

深空探测任务

月球/火星探测：优化地月/地火转移轨道，减少燃料消耗；设计着陆器分离轨道（如嫦娥五号月面采样返回）。

小行星探测：规划交会与采样轨道（如未来小行星采矿任务）。

二、地面产业技术赋能

交通运输与物流

自动驾驶路径规划：借鉴轨道优化算法（如动态规划、强化学习）设计车辆路线，降低拥堵与能耗。

无人机配送网络：优化仓储中心与配送节点的“轨道”布局，提升物流效率。

资源勘探与环境监测

矿产/石油勘探：利用轨道设计中的数据模拟技术，优化地质勘探传感器网络部署。

海洋/大气监测：设计卫星轨道以匹配海洋环流或大气运动模型，提高监测时效性。

精准农业与灾害预警

遥感农业：通过卫星轨道设计确保农作物生长周期内的重复观测，支持灌溉与施肥决策。

地震/洪水预警：优化传感器星座轨道，缩短灾害响应延迟。

三、新兴技术融合

金融科技

高频交易算法：轨道设计中的优化算法（如遗传算法、粒子群优化）用于交易策略建模。

风险预测模型：借鉴轨道扰动分析（如太阳辐射压影响）构建市场波动模拟系统。

人工智能与大数据

训练数据优化：利用轨道覆盖模型设计传感器数据采集路径，提升AI训练集质量。

分布式计算：轨道设计软件中的并行计算框架迁移至工业仿真（如流体力学模拟）。

四、军民融合与安全领域

国防安全

导弹轨道规划：设计突防轨迹与拦截策略，结合动态目标跟踪算法。

侦察卫星调度：多星协同观测的轨道优化，提升战场态势感知效率。

空间态势感知

碰撞预警系统：开发商业卫星轨道预测工具，降低太空资产碰撞风险。

空间交通管理：参与国际轨道资源分配规则制定，支持商业航天规范化。

五、科研与教育延伸

基础科学研究

天体物理学：利用轨道设计工具模拟银河系恒星运动轨迹。

相对论验证：通过卫星精密轨道测量（如天琴计划）检验广义相对论。

STEM教育

轨道模拟软件：开发教学版轨道设计工具（如简化版STK），用于高校航天工程课程。

科普应用：通过VR/AR技术展示卫星轨道部署过程，提升公众空间认知。

六、未来产业前瞻

太空经济

太空旅游：设计亚轨道飞行轨迹与返回路径，确保安全性与舒适性。

在轨服务：优化卫星维修/加注的交会轨道，降低空间操作成本。

量子通信

星座构型设计：规划量子卫星与地面站的通信链路，提升密钥分发效率。

技术转化路径

算法开源：如CAST-Orbit等工具的部分模块开放接口，供工业领域二次开发。

跨学科合作：与华为、阿里等合作开发“城市大脑”中的路径规划模块。

专利转化：通过国家知识产权局推动轨道设计专利向交通、物流领域授权。

中国空间轨道设计领域有哪些知名研究机构或企业品牌

一、国家级研究机构

中国航天科技集团有限公司

核心单位：中国空间技术研究院（五院）、上海航天技术研究院（八院）、中国运载火箭技术研究院（一院）。

贡献：主导北斗导航、嫦娥探月、天宫空间站等轨道设计；开发CAST-Orbit轨道分析软件；突破深空轨道优化技术（如地火转移轨道）。

中国科学院

核心机构：国家空间科学中心、紫金山天文台、上海天文台、空间应用工程与技术中心。

成果：参与嫦娥四号/五号月背轨道设计；研究空间碎片监测与轨道预警；推动脉冲星导航技术试验。

中国航天科工集团有限公司

核心单位：航天三江集团、航天建设集团。

聚焦方向：低轨星座轨道协同设计、商业航天发射轨道规划。

二、顶尖高校及实验室

清华大学

团队：航天航空学院、精密仪器系。

研究：智能优化算法（如强化学习）在星座设计中的应用；空间态势感知模型。

哈尔滨工业大学

机构：卫星技术研究所、深空探测技术实验室。

专长：高轨卫星轨道控制、月球/火星探测器轨道规划。

国防科技大学

方向：空间轨道动力学建模、自主导航算法；支持北斗系统轨道设计验证。

三、商业航天企业

中国卫星网络集团有限公司

定位：国有卫星运营龙头。

业务：低轨通信星座轨道设计（如“虹云工程”）；遥感卫星星座优化。

银河航天

成就：设计全球首个低轨宽带星座（Q/V频段）；开发星间链路轨道协同技术。

蓝箭航天/星河动力

贡献：商业运载火箭入轨轨道设计；支持微小卫星部署轨道定制。

九天微星

专长：物联网星座轨道规划；立方星轨道部署方案。

四、国际合作平台

国家空间科学中心（NSSC）

合作：与ESA、NASA联合研究月球基地轨道、深空探测轨道设计。

嫦娥国际月球科研站（ILRS）

参与方：联合俄罗斯、欧洲等设计月轨探测器轨道与通信链路。

五、关键技术团队与人物

院士领衔：如航天科技集团叶培建院士（嫦娥系列轨道设计）、吴伟仁院士（深空探测轨道规划）。

青年团队：清华大学宇航技术中心、哈工大深空探测技术团队。

技术转化与应用场景

上述机构及企业的轨道设计技术已外溢至交通物流（如无人机路径规划）、资源勘探（地质遥感星座）、金融科技（算法迁移）等领域，形成跨行业赋能。例如，银河航天的星座设计软件已应用于城市智慧交通网络优化，航天科技集团的轨道算法被改编用于物流仓储调度系统。

中国空间轨道设计领域有哪些招聘岗位或就业机会

一、核心技术类岗位

轨道设计师/工程师

职责：负责卫星、探测器或星座的轨道计算、优化与验证，需掌握轨道力学、优化算法（如遗传算法、强化学习）及仿真工具（如STK、MATLAB）。

需求单位：航天科技/科工集团研究院所、商业航天企业（如银河航天、蓝箭航天）。

轨道动力学算法工程师

职责：开发高精度轨道预报模型、摄动分析算法，参与深空探测轨道规划（如地月/地火转移轨道）。

技能需求：数值计算、天体力学、编程（C++、Python）。

轨道仿真与验证工程师

职责：搭建轨道仿真系统，验证轨道设计方案的安全性（如碰撞预警、姿态控制）。

工具应用：SystemTool、Simulink、CAST-Orbit。

二、前沿研发类岗位

智能轨道规划研究员

方向：结合AI技术（如机器学习、神经网络）优化星座构型、在轨服务路径规划。

单位：中科院国家空间科学中心、高校实验室（清华、哈工大）。

空间态势感知算法工程师

职责：开发空间目标轨道监测、预警系统，支持太空交通管理（如星链卫星规避）。

技术栈：大数据处理、模式识别、实时计算。

导航与制导算法工程师

场景：北斗卫星轨道维持、导弹突防轨迹设计，需掌握最优控制理论。

三、跨学科融合岗位

航天数据分析师

职责：处理遥感卫星轨道数据，支持农业监测、灾害预警等应用场景。

就业方向：商业遥感公司、环保部门、农业科技企业。

空间法律与知识产权专员

背景：随着商业航天发展，需处理轨道资源分配、频谱申请等法律问题。

单位：航天企业法务部、国际航天合作组织。

航天教育/科普内容开发者

职责：设计轨道设计教学课程、开发VR/AR轨道模拟软件。

单位：高校、科技馆、航天科普机构。

四、管理与支持类岗位

轨道项目技术经理

职责：协调轨道设计团队与卫星总体部、发射部门合作，管理项目进度。

需求单位：航天院所、大型商业航天公司。

轨道测试与验证工程师

职责：参与轨道设计方案的地面验证试验，确保与飞行数据一致性。

单位：航天发射场、卫星总装测试中心。

五、新兴领域机会

太空经济相关岗位

如：太空旅游轨道设计师（设计亚轨道飞行轨迹）、在轨服务路径规划师（卫星维修/加注）。

企业：维珍银河、SpaceX中国合作团队。

量子通信轨道工程师

职责：规划量子卫星与地面站的通信链路轨道，优化密钥分发效率。

单位：中科院量子信息实验室、国盾量子。

就业趋势与能力提升

行业认证：优先获取航天领域专业资格（如中国航天人才认证）、商业航天工程师认证。

技能复合：掌握轨道设计+AI/大数据（如Python机器学习库）或+法律/金融的跨界能力。

实习渠道：关注航天科技集团“未来航天人才计划”、商业航天企业暑期项目。