近地小行星防御策略分析

近年来,各国针对近地小行星的威胁及相应防御策略的研究越来越多。调研了国内外近地天体观测发展现状和多种近地小行星撞击地球的防御策略,通过比较分析防御策略的实现原理、关键技术和存在的问题,对各种策略的适用性、可行性和有效性进行了评估。通过对各种策略的分析和总结,结合我国近地小行星防御策略的研究现状,尝试性提出了采用多种策略组合的方式对有潜在威胁的小行星采取相关有效方案,为航天器的研制和防御策略的实施争取更多的时间。     

近地小行星威胁与防御研究现状

近地小行星与地球碰撞虽然罕见但可能会造成灾难性后果。近年来,各国加强了对近地小行星的监控、跟踪力度,并且实施了几次卓有成效的探测任务,如何防御近地小行星威胁的研究越来越多。总结了目前近地小行星的主要观测监视设施和现状,讨论了国际上对小行星威胁的评估情况,分析和评估了目前提出的防御手段的研究现状及其可行性。     

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     

“人类命运共同体”视角下近地天体观测国际合作探析

<正>面对近地天体撞击地球这种关乎全人类命运的共同威胁，近地天体观测与提前预警是开展近地天体防御、保护地球家园的前提，然而，目前近地天体观测面临观测网络无法覆盖全天区、天体编目率低的现实困境。国际合作在解决近地天体观测的现实困境中具有必要性与重要意义，其一方面有利于实现地基望远镜与天基观测系统的互补，另一方面为天体防御手段的选择提供了空间。开展近地天体观测国际合作有两种具体路径，其一为通过国际合作构建地基-天基联合观测系统，其二为建立近地天体观测数据共享机制。     

我国小天体探测任务设想

正小天体是太阳系重要的组成部分。研究普遍认为,小天体保留了早期太阳系起源、形成与演化时的重要信息,可能蕴含着地球生命起源的重要线索,是研究太阳系起源的"活化石"。开展小天体探测在揭示生命起源、推动技术进步、开发天然资源、保护地球安全等方面意义重大,影响深远。小天体探测任务是我国行星探测重大工程规划的又一个标志性项目,将通过一次任务,实现对近地小行星的近距探测、采样返回以及对主带彗星的探测,有望突破多项关键技术,获取原创性科学成果,进一步提升我国的深空探测技术能力,力争在小天体探测技术领域进入国际先进行列。     

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。     

我国载人小行星探测任务规划

小行星是太阳系形成时残留下来的初始物质,保存了太阳系形成时大量的珍贵信息,近地小行星还存在撞击地球的威胁,因此,小行星探测越来越引起人们的关注。迄今为止,人类已发射了10个以小天体为主要探测对象的无人深空探测器,其中有7个探访过小行星。2010年4月15日,奥巴马宣布美国最早将于2025年实施近地小行星的载人探测。     

小行星探测发展综述

小天体上保存着太阳系形成初期的原始成分,同时可能蕴含着地球生命与水起源的重要线索,是研究太阳系起源和演化历史的活化石。近年来,小行星探测已成为主要航天国家深空探索领域的重点发展目标之一。简要总结了国际上小天体探测历程,对小行星探测的研究和发展趋势进行了综述,重点探讨了未来小行星探测任务面临的主要关键技术,并对中国后续开展小行星探测活动提出了相关建议。     

参考图片

ＮＡＳＡ低成本、小规模行星探索计划用的近地小行星探测器，将于１９９９年上半年飞抵近地小行星，在围绕近地小行星的轨道上运行一年。　　哈勃空间望远镜发现一颗真正的冷星　通过哈勃空间望远镜，科学家已证实了一颗离地球２７光年的罕见的小冷星的存在。这颗编号为Ｇ...     

有准备而没有危险的会晤

近年来有关近地小行星的报道甚器尘上,就以今年上半年来说,恐怕就有近10起,这些报道不是说某某小行星刚刚与我们擦肩而过才发现,就是说某某小行星将于某年某月某日可能与地球相撞,听起来让人不寒而栗。而笔者现在要告诉读者的却是非常温馨的消息:一颗近地小行星从我们身旁掠过,但却不会对我们造成任何伤害。由于体积较大,距离地球又如此之近,科学家们可以仔细地观测这颗小行星,分析它所反射的光线,以推断出这颗小行星的组成元素。世界各地的天文爱好者,由于事先就得到预报,做了充分的准备,因而得以观赏这颗近地小行星的风采。     

奥西里斯-雷克斯:太阳系的“考古学家”

小行星也是太阳系家族中一类成员。通过小行星探测,可以了解太阳系的起源和演化情况,认识小行星的构成和运行情况,为开发小行星资源或防范近地小行星撞击地球提供基础信息。本期特制作"小行星探测专题",对近期人类小行星探测的进展及成果进行总结,并对未来的探测活动进行展望,敬请关注。     

算算经济账:20年可省3000亿美元

正小行星采水设想的根本目的,是降低空间飞行的成本,让星际探测乃至太空经济更加现实可行。那么这到底能不能行得通?因此,报告在描述技术方案之后,给出了关于经济效益的分析。分析以NASA的太空探索路线图为基础,计算利用近地小行星资源来为NASA未来20多年载人探索任务服务的费用,并把它与一切依赖地球资源的任务模式费用相比较。研究的目的是证明,利用报告中设想的手段,可以建立一种可以自我持续的、     

碎石堆构造小行星表面地形分析与仿真验证

人类迄今对太阳系小天体开展的探测包括地基、天基远距离观测和"罗塞塔号""隼鸟号"等探测器的抵近观测、着陆取样等。对具有碎石堆构造特性的小行星表面地形特性进行研究,提出了一种生成小行星表面地形仿真模型的方法,建立石块生成模型,对影响地形构造的石块幂律分布规律进行实验模拟。根据小天体着陆段导航方法验证及表面操作执行机构验证需要,选择并仿真生成了5种典型地形。实验结果表明:按照本文方法生成的仿真地形与实际探测得到的小行星表面局部地形相比一致性较好,可用于近操作任务中的着陆机构验证和地形相对导航算法初步验证。     

近地小行星2016HO3表面温度建模研究

2019年4月18日,中国国家航天局(CNSA)公布了小行星探测计划,将近地小行星2016HO3作为探测任务目标之一。主要梳理了2016HO3热环境分析的要素,通过调研国际上目前观测数据,得到2016HO3的初步环境参数,使用近地小行星热模型(NEATM)与小行星热物理模型(TPM)开展了小行星2016HO3表面温度场建模与分析,综合得出小行星温度上限为412 K;同时结合其可能的自转条件,仿真分析了不同位置的昼夜温差变化特性,发现2016HO3最大温差大约为30 K。由于两个模型均不能直接处理极夜情况,在TPM模型基础上采用对自转周期光照进行平均思路,给出了极夜条件下的温度分析方法,并获得小行星2016HO3的温度下限。     

如何应对近地小行星撞地的威胁

2012年1月27日,一颗公共汽车大小的小行星与地球擦肩而过,距离地球最近时只有6万千米。这颗名为“2012BX34”的小行星位列20颗最接近地球的小行星之首。尽管它没有对地球造成威胁,但再次向地球人敲响了警钟,要加速研究如何防止近地小行星撞击地球的方法和技术了,     

灾难警报从天上发出

国际空间站作为近地轨道空间唯一在轨运行的大型综合实验平台，部署了许多先进的对地观测和遥感设备。使用手持或自动装置，航天员可以灵活开展对地观测活动，尤其是在监测突发自然灾害时，较无人飞行器而言，更具灵活性。作为一个“全球观测与监测站”，国际空间站在收集全球气候、环境变化及自然灾害信息，推动探究和解决地球环境问题以及推动全球对地观测活动的国际合作方面发挥了重要作用。     

载人小行星探测的总体方案设想

载人探测近地小行星的工程规模和技术难度介于载人探月和载人火星探测之间,是人类开展载人火星探测和飞向更遥远深空的跳板,对于航天技术的发展和科学问题的探索有着极其重要的意义。在调研国外载人小行星探测方案设想的基础上,结合我国航天技术现状和发展趋势,提出了一种载人小行星探测的总体方案设想,并梳理了载人小行星探测的关键技术。研究成果可以作为我国载人小行星探测任务论证和设计的有益参考。     

国外深空探测再入返回技术发展分析

迄今为止,国际上已有美国、苏联/俄罗斯及日本发射了深空采样返回探测器,实现了月球、彗星粒子、太阳风粒子和小行星粒子再入返回。我国的＂嫦娥工程＂正按照＂绕、落、回＂3个步骤稳步实施。而作为探月三期关键技术之一的再入返回,将突破从近地空间以外的天体返回和再入地球的技术,并已完成了探月一期、二期任务,为我国后续的月球探测和其他深空探测活动奠定技术基础。     

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。     

低成本多小天体并行交会技术

小天体资源开发方兴未艾,为降低开发风险和成本,需要发射无人探测器交会观测多个待选目标小天体。传统多目标探测方案存在无法多次交会、成本高,周期长等不足。提出的低成本多小天体并行交会技术,能够对多小天体探测任务进行解耦,实现基于微纳飞行器的低成本多目标并行交会勘查,从而降低探测成本,缩短探测周期。该技术结合行星借力与不变流形机制构建了低能量星际转移方案。然后引入扰动流形思想,使微纳飞行器能够实现与目标小天体的快速交会。进一步,提出了一种多目标小天体探测全局搜索方法,该方法基于在日地halo轨道上停泊的微纳飞行器集群,逐次确定小天体探测目标,并利用上述方法完成了多微纳飞行器与多小天体的交会。数值仿真结果表明,该方案能够大幅度降低转移过程的燃料消耗,并缩短转移时间。