А только для таких случаев, кажется, и существует решение задачи в такой постановке. Т.е. проблемы с аналитическим решением исходной задачи "зарыты" уже прямо в постановке.
Простите, это утверждение ни о чем мне не говорит.
Возможно, я недостаточно ясно сформулировал вопрос. Попробую объяснить "на пальцах" для однозначности.
Моих способностей хватает только на такой способ решения задачи: какое-то положение решетки принимаем за исходное. Для этого положения просчитываем все относительные углы

для всех точек

. Убеждаемся, что нет ни одного общего для всех значения

. Поворачиваем решетку на, допустим, один градус (достаточная точность) вокруг оси Х. Повторяем расчеты, видим, что вновь мимо дырочки. Итак доходим до поворота на 180 градусов. Далее крутить нет смысла - результаты начнут повторяться.
Возвращаем решетку в исходное положение. Поворачиваем на один градус вокруг оси Y, и опять крутим вокруг оси Х. Ну, и так далее до посинения. Всего

вариантов. По десять секунд машинного времени на вариант - год непрерывной работы компьютера.
В принципе, можно зарядить компьютер на год. Пусть считает. Но ведь хочется халявы!
Для чего интересует возможность решения данной задачи с другого конца. Организуем некое уравнение или систему уравнений, подставляя в которое координаты точек

получаем возможные положения решетки, при которых для всех точек

есть хотя бы одно общее значение

. Или не получаем - гипотеза может и не верна. Просто точек

всего пара сотен - на несколько порядков меньше, нежели возможных положений решетки.