大国航天:从民营火箭开始
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第12章 学霸间的算力比拼

对此,郑少康满意的点头,他早就料到秦宇不可能在大庭广众之下拒绝!

于是侃侃而谈道:“你我都是搞科研的,学酒蒙子那一套猜骰子、划拳、行酒令太俗,要比就该比一些文雅的东西!”

秦宇呵呵一笑,他倒要看看这货能搞出什么幺蛾子来。

“那你觉得比什么文雅?”

“比算力!”

郑少康脱口而出道。

秦宇绷不住乐了,“有意思,你想比什么的算力?”

郑少康不假思索的说:“咱们是搞火箭的,那就计算火箭的动力学模型和弹道分析,咱俩比比看,谁计算速度更快更准!输了的要罚酒!”

其余人一听,纷纷嗷嗷起哄,觉得这个小游戏甚有意思。

以前聚餐喝酒都是敲7、成语接龙、传纸巾这种把戏,虽然同样有趣,但是玩得多了也会审美疲劳。

现在郑少康提出的比拼算力,似乎更有噱头,而且还是计算火箭的动力学模型与弹道分析,这可是闻所未闻的玩法!

应该算是顶级学霸之间的博弈吧?

秦宇听罢,摸了摸鼻子,原地怔愣一会儿。

郑少康难道不知道,自己高考那年是凭数学保送进东航的吗?

现在居然敢贴脸开大?

见秦宇不吭声,郑少康还以为他怂了,生怕反悔,连忙激将道:

“你自己说的,什么都敢玩,堂堂斯坦福的才子该不会输不起吧?”

秦宇哼笑一声,“那就比呗,你想计算哪种火箭的动力学模型?咱们的星火,还是长征系列、快舟系列、风暴系列?”

郑少康摆了摆手,“拿自家的火箭出题可就没意思了,要比就得比那些陌生的国外火箭啊,大家谁给提个建议?”

这话刚一说完,人群立马有了响应!

有个剃寸头的小伙子说:“计算美特利的米诺陶-1号呗!前段时间刚发射了一枚,而且公布出来的数据比较齐全,方便查找。咱们就趁热打铁,算一算它的动力学模型吧?”

秦宇瞟了小伙子一眼,是经常围着郑少康献殷勤的小跟班。

这俩人一唱一和,还挺有默契!

至此,节奏始终在郑少康的布局中稳步推进,他目光挑衅的看着秦宇道:

“既然有同事提议了,干脆就拿米诺陶-1号出题吧,怎么样啊秦总?”

话都说到这个份上了,秦宇哪能不接招,欣然点头道:

“那就陪郑主管玩玩吧!”

随着秦宇的应战,农家乐院里的氛围再次高涨起来,不少员工都对能围观两位科研大佬的学术对决感到兴奋。

吃饭的五张桌子很快就腾出来两张,分别摆上了笔记本电脑和一沓草稿纸,秦宇和郑少康各自落座。

刘俊懿受邀作为裁判,借来农家乐老板的小黑板,在上面誊写了官网查到的公开数据:

其中包括米诺陶-1号的发射点(经纬度、高度、方位角)、火箭参数(初始重量、推力、比冲);

任务参数(载荷重量、轨道高度、轨道倾角)、飞行时序(一二级交班、耗尽关机、整流罩分离、入轨速度)等。

刘俊懿写完,将小黑板的数据展示给两人。

看着漫不经心的秦宇和志在必得的郑少康,他补充道:

“1.二级火箭背景设定在稠密大气层外,以此构建地球模型,长半轴a、地球引力常数G、自转角速度、第一偏心率均采用IUGG的常用值!”

“2.为节省时间,本次只计算二级火箭的动力学模型,采用能量管理策略,即火箭燃料耗尽关机,无需考虑反向喷管的关机方式!”

“3.本次为理想计算,仅考虑重力影响,无需考虑级间段的交班误差、POGO振动、空气阻力等,燃油效率为匀速消耗!”

话一说完,刘俊懿就拿出手机打开了计时器,这场饶有趣味的比拼算力的小游戏正式开赛了。

秦宇在草稿纸上写写划划,先是构建地球模型和迭代收敛函数,对发射坐标与地心坐标进行换算,

建立引力势U的无穷级数、缔合勒让德函数,根据带谐系数和自转角速度计算引力……

不少员工围在两人身后,分别观摩两位顶级学霸的计算。

遇到看不懂的方程式,就会拿手机拍下来,或者跟身旁的人小声交头接耳讨论一番。

坐在凳子上的秦宇渐渐沉浸到一种专注的状态中。

对于火箭的动力学模型和弹道分析计算,他以前在NASA做过很多,不过都是宇宙神、德尔塔、SLS等中重型火箭。

像米诺陶-1号这种小型火箭,以前压根不值得他花心思去研究。

现在赶鸭子上架,秦宇就当复习一下基础教材了!

这款火箭是由民兵2号洲际导弹改造而来,由于轨道简单、发射便捷,所以能在范登堡、阿拉斯加、佛罗里达、或者加州等任意发射场点火。

给它做动力学模型,最大的难点就是二级火箭关机时的弹道分析。

一般是燃料耗尽关机或反向喷管关机,前者顾名思义很容易理解和计算,

后者的话就得计算反向喷管产生多大的推力,才能在二级关机时与正向推力抵消为零!

由于比赛是理想化计算,不考虑反向喷管,所以省去了一大半的计算步骤。

陈娇龙虚心看着,只见秦宇在草稿纸的演算越来越快,一张接一张的掀过去,上面全都是函数公式!

他忍不住嘀咕道:“我就揉了一下眼屎而已……第15到第18个公式,咋推导出来的啊?”

紧挨着的是成无忌主管,他对秦宇的演算式理解起来也很吃力,但好歹还能连贯起来。

他小声说:“秦总没有使用常规的火箭主动段简化的纵向方程,而是另辟蹊径,建立了大气层外发射惯性坐标系下的火箭运动方程……”

陈娇龙好奇问:“为什么不用纵向方程计算?”

成无忌说:“一般对火箭进行弹道分析和动力学模型时,都是先确定起点和终点,然后得到一条物理学的标准弹道,以这条标准弹道为基础不断推导火箭的实际飞行弹道向它靠拢。

但这种计算需要用到大量泰勒级数展开式,涉及非线性微分方程、矩阵方程、迭代公式、偏导数等,计算量庞大!

也许秦总觉得米诺陶-1号根本配不上这么复杂的计算,所以另起炉灶了……”

陈娇龙追问:“怎么起的?”

成无忌分析说:“因为仅考虑重力影响,所以秦总反其道而行之,利用二级火箭的标准弹道反推当前实际飞行弹道,得到了一个‘虚目标’的位置、速度……”

陈娇龙恍然大悟,“由此一来,就将复杂的火箭轨道分析题,转化成了火箭与‘虚目标’的相对运动问题!妙啊,我怎么没想到!”

成无忌抱肩说:“看上去很简单是吧?难的是思路!秦总这个人不简单啊,能跳出传统公式的固有思维,临机应变,这需要扎实的理论基础和实战经验,才能转圜自如啊!”

正在两人感慨秦宇的神思敏捷时,另一边的郑少康,竟已第一个向裁判刘俊懿举手示意。

他趾高气昂的落下笔,挥舞手里的草稿纸道:

“不好意思啦秦总,在下略胜一筹,已经将米诺陶-1号的二级火箭动力学模型,算完了!”

(注IUGG:国际大地测量学和地球物理学联合会)