1979:从主导登月竞赛开始
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第31章 斐波那契数列

陆航的身后,还气喘吁吁的跟着一个扛扫把的园丁,气急败坏的边追边骂:

“臭小子!你哪个班的,居然敢偷偷折静园的向日葵,它还只是个孩子啊!”

不过陆航体能素养不错,跑路带风似的一溜烟就没影儿了。

等他拎着向日葵返回图书馆,坐到自己位置时,神经元加速剂的药力已经减退了。

但陆航并没失落,反倒是无比振奋的翻阅起一本《离散数学应用》的专业书。

他在一卷讲解递归关系和组合数学的内容里,很快找到了斐波那契数列的定义与算法实现。

接着打了个清脆的响指,“没错,就是它!”

只要找对了轨道优化的思路和方法,即使没有神经元加速剂的辅助,陆航也有信心搞定接下来的事情。

无非是多花一点时间而已。

陆航重新整理了之前的算式,列出远曦一号在虚线延长段的轨道根数,以及大量的平方根、对数和多项式等。

接下来按照斐波那契数列的方式,去优化2500公里的飞行轨道。

如果要评选这世上最具美感的算式,那么斐波那契数列绝对排得上号。

13世纪时,意大利的数学家斐波那契为了构建一种数学公式,来准确描述野兔的繁殖速度,

他创造性的提出斐波那契数列,又称黄金分割数列——

0、1、1、2、3、5、8、13、21、34、......、F(n)=F(n−1)+F(n−2)。

即从第三项起,每一项都等于前两项的数字之和!

它被誉为大自然创造的数学规律,又或是大自然写给人类的情书。

陆航不禁拍了拍脑门,懊恼没有早点想到这个式子。

然后在草稿纸将这些数字列出长长的一串。

斐波那契数列绝对是一组无与伦比的神奇数字,它隐藏在生活中的各个角落。

最著名的便是向日葵魔咒,无论种植在哪里的向日葵,如果去仔细观察它的花瓣数量,就会发现要么是55片、89片,或者是144片等。

除非人为干扰,否则向日葵的花瓣数量必然是这么多。

55、89、144,均属于斐波那契数列。

再例如百合花、鸢尾花、飞燕草、雏菊等,它们的花瓣数量也一定构成斐波那契数列。

这样的例子还有许多,野风围绕着植物打转形成的螺旋线,松果和菠萝外壳的鳞片排列方式,还有螺壳的形状等,都符合斐波那契数列的描述。

无数的斐波那契数列,隐藏在触手可及的每个角落——

植物生长、动物繁殖、艺术创作、建筑设计、金融市场。

隐藏在海星的触手里、隐藏在人类的指骨中,甚至是生物细胞的分裂方式里……

因此陆航相信,斐波那契数列一定也能帮助解决轨道优化的问题!

他一手捧着《离散数学应用》,一手往草稿纸上写式子。

陆航将那条由法厄同星绕回金星背面、并延伸出2500公里的抛物线延长段,按照斐波那契数列进行分割。

他试图通过斐波那契数列的递归性质和黄金分割比,来优化这条轨道的飞行参数,从而减少远曦一号在此处的调整频次、最小化燃料消耗。

但这个过程显然比陆航想象中棘手的多。

“先将抛物线轨道的延长段,分割成若干个不同的小段,每一段路程按照斐波那契数列呈比例分配。”

“接下来通过递归算法,来收敛燃料的最优解。”

“还需要计算出探测器与金星的掩星时间、相对速度、转向角度等参数。”

“只要确定从斐波那契数列的第几个数字起始,就能逐步优化各段参数,达到黄金分割比,获得更高效的燃料减速动力……”

陆航吭哧吭哧的写了半个多小时的公式,圆珠笔磨得手指都生疼了,不得不放下来。

两大难题之一的虚线段已经有了眉目,接下来只需不断计算、收敛最优解为止。

就剩一个抛物线轨道到双曲线轨道的描述方程了。

又伏案写了一会后,陆航开始收拾桌子走人。

他将手里那本《离散数学应用》塞进书包后,反手掏出一个爱华牌的随身听别在腰上。

耳机线缠过书包带后,戴进耳朵。

播放键轻轻一摁,一首充满复古港风的乐曲随着磁带滚动,悠悠飘入耳中。

“Woo...sha la la la sha la la in the sunshine......”

磁带是温拿乐队翻唱的《Sha La La La La》。

陆航跟着节奏点了点头,原主的听歌品位还算可以。

离开图书馆后,一路哼着歌去了东区食堂,解决完午餐便出门右拐,到办公楼去找庄教授了。

结果刚进办公室,就看到一个女生哭鼻子抱着方案飞奔出去了,后面还跟着不停安慰的周茉。

周茉立即刹住脚步,“咦,陆学弟来啦!”

陆航好奇地问,“这是什么情况啊?”

见状,周茉哭笑不得的说:

“她下午来交方案,结果被庄老师发现热机效率算出来3000%,庄老师建议她别读研了、直接去评院士……”

陆航缓缓竖起大拇指,“确实,以后不用去月球挖氦-3了,无尽能源已经找到了。”

周茉嗔了他一眼,摆手道:“别贫啦,庄教授就在办公室呢,我先去哄她了。”

陆航这才背着书包进去,一眼就看到庄国栋正捧着大茶缸子唉声叹气。

“庄老师好!”

陆航礼貌的打招呼。

一见到这个学生,庄教授一肚子气瞬间消了,转而笑眯眯的放下茶缸,

“陆航来了啊,赶紧坐吧。”

陆航摘下书包,去旁边搬了把椅子回来坐着。

“怎么样,你手里的应急方案,撰写到什么地步了,需不需要我帮忙参谋一下?”庄教授问。

陆航直接从书包把自己的方案取出来,交给庄国栋过目,并说道:

“庄老师,关于远曦一号经过抛物线轨道绕开法厄同星后,如何前往水星的双曲线轨道,我绘制了几种不同的轨道。”

“经过比较,走三号轨道的成功概率会更大。”

“因为法厄同星在金星背面,所以远曦一号绕过该小行星时也在金星背面,那时距离地球足有5400万公里。”

“这样的距离,使远曦一号发出的信号至少要经过三分钟才能到达地球,而探测器若想收到回复的话,还要再等三分钟!”

“因此我顺着抛物线的尽头,延伸了一段2500公里的路程,让远曦一号能短暂地进入绕日航线、并位于地球雷达的覆盖范围内……”

庄教授一边听着陆航的解释,一边翻看这份方案的内容,不住地点头。

陆航的思路很清晰,他设计的从抛物线轨道延长线,绕回双曲线轨道的航线,就像一个巨大的‘S’型。

有点像螺壳上精妙绝伦的螺旋线。

远曦一号将沿着这条弧线离开金星背面,绕着法厄同星转上大半圈,又短暂的围绕太阳公转一段时间,并暴露在所有地球雷达前。

最后进入一条双曲线的水星航线。

渐渐地,庄国栋仔细推了推眼镜,赞叹起来,

“可以啊,你小子规划的这条2500公里轨道,居然引进了斐波那契数列,怎么想到的?”