كيف تبحر بين كواكب غريبة بشراع شمسي؟ سريع
المركبة الشراعية لا تتحرك على الماء بل في الفضاء، ولا تدفعها الريح بل ضغط ضوء الشمس. يمكن لمثل هذا الجهاز أن يطير لسنوات دون أن يستهلك قطرة وقود. التحكم به يشبه قيادة يخت عبر محيط، حيث التيارات هي جاذبية الكواكب، وهبات الريح هي ضوء الشمس المتغير. المهمة في مسابقة حديثة: التحليق حول نظام كوكبي كامل، وزيارة نحو مئة جرم مختلف في الطريق، وجلب أكبر قدر ممكن من البيانات العلمية.
قسم المشاركون في المسابقة، بما في ذلك فريق TheAntipodes، المهمة إلى مراحل. أولاً، فحصوا آلاف الخيارات لدخول النظام للعثور على أكثرها واعدة. ثم، كما في الشطرنج، حسبوا مسبقًا لعدة خطوات سلاسل المناورات الثقالية. في مثل هذه المناورة، تستخدم المركبة، أثناء تحليقها قرب كوكب، جاذبيته لتتسارع أو تنعطف، مثل المقلاع. أخيرًا، صقلوا المسار التقريبي الذي حصلوا عليه إلى أدق التفاصيل: ضبطوا في نفس الوقت أوقات اللقاءات والزوايا وموضع الشراع لتحقيق أقصى نقاط علمية. لهذا، استخدموا أسلوبًا يسمح بحل هذه الألغاز دون فقدان الدقة، حتى عندما يكون هناك مئات المتغيرات.
المسار النهائي تضمن 133 تحليقًا وحقق 337,878 نقطة - المركز الثالث. اتضحت الحلول الأفضل من الفرق المختلفة متشابهة، وكأن النظام نفسه اقترح المسار الأمثل. هذه التجربة تُظهر أنه حتى الرحلات الخيالية تحت الشراع الشمسي يمكن تخطيطها بدقة رياضية أرضية.
الملخص الأصلي
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2607.10150
Solar sails present an attractive but challenging propulsion method for large-scale, long-duration trajectory design problems. In 2025, the 13th Global Trajectory Optimization Competition (GTOC13) presented a trajectory design problem involving an exoplanetary solar sailing spacecraft in the fictional Altaira system, where the goal is to collect scientific return from flybys of planets, comets, and asteroids. High-scoring solutions combine combinatorial gravity assist tour design with continuous solar sail trajectory optimization. This paper presents the solution approach developed by the team `TheAntipodes' during GTOC13. The approach combines several search and optimization stages: (1) trade studies to identify competitive entry opportunities, (2) large-scale beam search over ballistic gravity assist tours to identify beneficial planetary structures, (3) resonant targeting strategies for Vulcan flyby sequences, and (4) multi-leg solar sail trajectory refinement using sequential convex programming (SCP). A key component of the refinement process is the use of a lossless control-convex solar sail formulation, which allows for large portions of the trajectory, including all gravity assist geometry and flyby timing, to be optimized simultaneously to maximize score. The resulting trajectory placed third, with a score of 337.878 from 133 scoring flybys, and exhibited a structure broadly similar to those of the other high-scoring solutions. This demonstrates the scalability of methods such as SCP for very large trajectory design problems.
ضغط ضوء الشمس عند مدار الأرض يبلغ حوالي 9 ميكرونيوتن لكل متر مربع - وهذا يعادل وزن بعوضة موزعة بالتساوي على ورقة بحجم A4.
قصة مشابهة موجودة في رواية آرثر كلارك "الريح الشمسية"، حيث تشارك يخوت بشراع شمسي في سباقات من الأرض إلى القمر.