第410章 落月計算和模型

  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。

  首先，是第一階段的主減速段。

  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。

  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。

  利用克卜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。

  接下來，對末端高度約束條件下的主減速段制導律進行了研究。

  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。

  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。

  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。

  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！

  在月球的背面，是接收不到地球傳來的無線信號的。

  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。

  『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。

  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。

  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後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後保持在10位數，以儘可能地減小誤差。

  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。

  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。

  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」。

  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！

  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。

  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。

  等到秦元清完成了自己所有工作後，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。來到秘密基地後，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。

  「秦院士，怎麼樣？」歐陽院士問道。

  「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！」

  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。

  不說秦元清去房間睡覺，且說歐陽院士拿到數據盤後，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。

  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，隨後經過變軌後被月球俘虜，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。

  連續幾次超算模擬，都全部落在了SPA盆地，位置一絲不差。

  「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。

  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。

  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。

  「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？」

  「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：「你們這些小伙子，還懷疑秦院士的能力麼！」

  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。

  對於歐陽院士而言，選擇相信秦元清就是了。

  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。

  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，情況都有所變化，難道用新東西去適應舊規則？

  哪有這般道理。

  「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，切勿固步自封！」歐陽院士語重心長地說道。

  團隊的其他人，聽到歐陽院士的話，都不由露出慚愧之色。

  「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！」

  航天工程，也是分成各個領域的，他們也只是探月工程部分。

  歐陽院士並不願意看到這些年輕人，驕傲自滿，從而固步自封。

  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。

  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。

  不過那時候，秦元清直接在指揮中心即可。

  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。

  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。

  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，也想家了。