小行星防御动能撞击效果评估

以动能撞击防御潜在威胁小行星概念为背景,采用物质点法(Material Point Method,MPM)模拟了铝弹高速撞击S型小行星的过程,将撞击结果导入引力N体–离散元动力学模型中,对其后续演化过程进行仿真,并分析了撞击后碎片对地球的威胁指数。结果显示小行星在高速撞击的作用下部分破碎,大量碎片以与撞击方向相反的速度向外喷射,从而提升了小行星的撞击偏移效果。研究采用了两种不同结构的小行星模型:完整结构(monolithic structure)的小行星在遭受撞击后会喷射出比原小行星小得多的碎片,而碎石堆结构(rubble-pile structure)的小行星在撞击作用下可分裂成大小和速度分布较为均匀的碎片。威胁指数的分析表明动能撞击方式确实有效减小了小行星的威胁程度,撞击后的最大剩余碎片可被成功偏移至安全轨道,但仍有部分碎片会与地球相撞。与完整结构相比,针对碎石堆结构小行星的撞击防御的总体效果更好,次生灾害主要为大质量碎片的撞击。研究方法可用于未来开展防御小行星的动能撞击任务的撞击条件选择和撞击结果预估。     

小行星撞击与偏转评估任务

正截至2017年5月1日,人类已经发现了16089颗近地小行星(NEA),其中有1799颗是对地球有潜在危险的小行星(PHA)。目前,全世界各研究机构已提出数十种避免和减轻小行星撞击风险的方法,其中一种是动力撞击偏转轨道。当前的问题是深入掌握撞击对小行星轨道的效应,对撞击器大小、速度、撞击方向以及如何选择     

小行星的巡天观测

正自从人类认识到近地小行星的撞击危险性以来,一直在思考如何减轻和避免小行星撞击地球所带来的灾害。提前获得近地小行星的信息,是避免其撞击地球的基本保障。巡天观测有利于弄清楚近地小行星的数量和空间分布,辨别出对地球有潜在危险的小行星并密切跟踪,尽快确定避免撞击灾害的措施。巡天观测分地基观测和天基观测两大类。用地面望远镜观测会由于大气层对电磁辐射的干扰和吸收而受到限制;而在地球大气层外围绕地球运行的望远     

接近地球的小行星

NASA宣布发现了两个新的接近地球的小行星。它们对地球没有显著的威胁,撞向地球的机会非常低;但其中一颗可能在地球上方约500万千米处经过(这等于地球和月球距离的12倍),对宇宙理论来说,这相当接近地球。当小行星接近地球时,便是天文学家观察它们的好机会。他们利用天文雷达,便可以替小行星做一些立体的地图,测量它的转动情况,估计它的表面成分及指出它的轨道元素。这些资料一方面可以帮助估计小行星撞击地球的机会,另外也可以研究开采行星的矿物和水,用来发展太空基地和提供太空船使用的燃料等。世界上有两个天文雷达用来观察和研究这些…     

ASTEROID世界掀起小行星探测新高潮

近些年,美日竞相发射小行星探测器,并已取得了显著成就。另外,美国新成立的两家民间公司准备开采小行星上的宝藏,越来越多的国家或机构开始研究如何防止近地小行星撞击地球的方案。2013年4月,美国政府宣布了一个大胆设想：捕获小行星并拖至月球轨道,进而载人登陆小行星,然后把小行星用作载人登火星的中转站。所以,小行星探测十分值得关注。2013年10月25日,太空探险家协会（由各国航天员组成）在纽约召开记者招待会,呼吁国际社会合作,防范小行星撞击地球。     

特急预警:阿波菲斯成灾及自救对策(上)

根据NASA的科学家进行轨道验算后测定,一颗临时编号为2004MN4,又称阿波菲斯的小行星,将于2029年4月13日与地球相撞.这颗直径390米的小行星,在太阳周围的运动周期为323天,质量为4200万吨,运行轨道速度为45千米/秒.届时,撞击产生的总能量为广岛原子弹爆炸所产生能量的11万倍.NASA将其撞击地球的概率设定为托里诺等级4级,即撞击概率为1/300.     

基于最小轨道交叉距离的小行星顺访探测目标预筛选方法

小行星探测有助于研究太阳系演化等重要科学问题,在深空探测任务转移途中实施小行星顺访探测可增加科学研究回报。直接通过轨道递推筛选小行星探测目标计算量大、效率低,针对该问题提出了基于最小轨道交叉距离的目标预筛选方法。在推导出适用于计算双曲线轨道的最小轨道交叉距离公式后,将此理论应用到小行星顺访探测目标筛选中。首先基于探测器与小行星轨道的形状、空间位置计算二者轨道在空间中的几何最近距离,预筛选出可能满足接近距离标准的小行星目标;然后基于轨道递推模型,筛选出真实最近距离小于可接近标准的目标小行星。仿真结果显示,基于最小轨道交叉距离的预筛选方法可有效减少计算量,降低计算时间,提高小行星顺访目标筛选的效率。      

一种不规则小行星附近周期轨道全局搜索策略

研究不规则小行星附近的自然周期轨道,有助于更好地认识小行星附近的动力学特性。周期轨道的搜索过程需要频繁地进行轨道递推,其中绝大多数的计算时间消耗在不规则小行星附近的引力加速度计算中。为提高加速度计算效率,提出一种不规则小行星引力加速度快速估计方法;在此基础上,通过参数空间内随机化粗略搜索获得周期轨道的初值猜想;利用遗传算法在初值猜想附近区间进行精细搜索,找到周期轨道的初值。通过对不规则小行星433 Eros附近周期轨道的搜索,对其附近不同形状的周期轨道进行了分类,分析周期轨道在小行星附近的分布规律。     

小行星附近制导与控制研究综述

由于小行星具有引力场不规则、物理参数不确定性大、表面逃逸速度小等因素,使得小行星附近制导和控制极具挑战性。回顾了小行星探测任务的历史、现状和意义;针对小行星附近制导与控制研究的基础即小行星附近动力学,分析了研究现状;针对悬停、绕飞、转移、着陆等任务形式,详细介绍了轨道制导和控制方法方面的热点问题和研究现状;基于研究现状,列举了部分未来可进一步研究的方向和问题。     

近地小行星采矿与防御计划发展现状

近地小行星交会、绕飞、着陆与采样返回技术经过数10年的发展日趋成熟。美国的OSIRIS-Rex对C类小行星进行特征分析与采样,日本宇宙航空研究开发机构的“隼鸟-2号”任务目的是小行星深层采样。美国国家航空航天局（NASA）和欧洲空间局（ESA）的小行星探测任务开始转向行星防御领域。NASA的ARM（Asteroid Redirect Mission）计划是开展小行星抓捕与轨道重定向,ESA联合NASA提出了小行星撞击与偏转评估计划,拟对双星系统开展撞击实验,为行星防御提供技术积累。此外,行星资源公司和深空工业公司分别规划了小行星商业采矿的蓝图,并已开展相关的在轨技术验证。对近地小行星的探测历程进行了回顾,重点介绍了OSIRIS-Rex、“隼鸟-2号”、NASA和ESA的行星防御计划及小行星采矿公司的商业采矿战略规划,总结了未来开展行星防御与采矿的关键技术。