载人小行星探测的任务特点与实施途径探讨

介绍了载人小行星探测的发展现状,对目前美国基于"猎户座"飞船的载人小行星探测的概要方案进行了描述,包括探测器系统组成、运载火箭和飞行方案等内容。从速度增量、目标星引力等方面,分析了载人小行星探测的任务特点,并与载人火星探测、载人月球探测以及无人小行星探测的任务特点进行了比较。给出了载人小行星探测的实施途径建议,包括目标星选择、载人飞船系统设计等。讨论了其所涉及的推进、星际飞行安全保障、小行星表面行走等关键技术。研究结果可为我国开展载人深空探测提供参考。     

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,     

载人小行星着陆探测模式设想

基于目前小行星探测技术特点,综述了当前国内外空间活动中两种典型探测模式,针对未来载人小行星着陆探测需求,提出了爬行式和基于小型机动操作载人飞船的两种探测模式,并对两种模式进行评价比较,基于小型机动操作载人飞船的探测模式具有机动性强、探测范围广、安全性高及对航天员操作能力要求低等特点,可为我国未来载人深空探测任务中微重力环境下星体表面作业方案设计提供参考。     

近地小天体天基监测系统发展研究

针对140米级及以下尺寸近地小天体(NEO)全天区、全时段监测预警的发展需求,由地基设备完成近地小天体发现和编目的系统已无法满足暗弱目标探测、精细多谱段属性测量、全天区可视覆盖和全时段可用等要求,发展天基监测能力,构建天地协同监测系统成为新趋势。文章在调研已入轨/在研典型近地小天体监测系统及技术基础上,按照谱段、口径、视场等主要指标回顾分析其在小行星监测的效能,并对标分析了近地小天体-宽视场红外望远镜(NEOWISE)、近地小天体巡察器(NEO Surveyor)等两型任务,提出我国近地小天体天基监测系统发展目标,梳理提出可见光/红外多谱段大视场载荷、被动深低温制冷等技术发展方向,可为建设近地小天体防御系统提供发展建议。     

载人小行星探测飞行模式研究

小行星是载人深空探测的重要可选目的地之一,其丰富的探测与利用价值近年来备受各国的广泛关注。分析了载人小行星探测的任务特点,开展了近地组装发射、日地L2点停泊、地月平动点停泊的载人小行星探测飞行模式研究。载人小行星探测任务可选目标星多、任务周期长、飞行距离远,选择具有较好适应性的飞行模式是任务实施的先决条件。文章对不同飞行模式下的速度增量、任务时间、飞行器系统规模和推进剂选择进行了分析,最后进行了最优飞行模式选择。     

载人探测小行星的目标星选择

小行星探测具有目标多样化的特点,通过对小行星的相关物理特性进行分析和归类,以及国内外研究情况,从探测任务的安全性、技术可行性和探测价值3个方面,讨论提出了适于我国开展载人探测的选星方法和原则;按照技术可行性由易至难,将候选星分为3类,分别提出了相应的约束条件和优选条件,筛选出候选星;根据部分目标星轨道设计结果,结合未来运载器的发展规划,对这3类小行星的探测任务特点进行了分析,给出了针对性建议,结果可为我国制定载人小行星探测的战略规划提供参考。     

国外近地小行星撞击地球防御技术研究

调研了国外8种小行星撞击地球防御的技术途径,从基本原理、优缺点、适用性、成熟度和应用情况等方面进行了分析。国际上提出的小行星撞击地球防御技术大多处于概念阶段,除了撞击技术已在\"深度撞击\"(Deep Impact)任务中得到验证,其余均没有通过在轨验证;除核爆和撞击属于短期防御技术外,其余均为长期防御技术(几年甚至十几年);采用现有的单一概念和技术完成防御任务的成功率是比较低的,所以通常采用多种技术组合的方式。通过技术途径的分析,对我国开展近地小行星撞击地球防御任务提出了初步建议,主要包括尽早开展关键技术攻关,进行防御技术的在轨演示验证,开展国际合作,建立国际预警与防御体系等。     

面向近地小行星防御验证的协同监测任务分析与设计

协同监测任务通过全过程链条测定小行星轨道并监测撞击过程,可有效评估以动能撞击手段进行小行星防御的效能,是实施近地小行星防御演示验证任务的关键环节。文章在全面调研“双小行星重定向测试”（DART）任务的评估特点和协同监测情况的基础上,面向我国近地小行星防御演示验证任务,综合分析我国现有地基、天基监测能力以及协同监测任务的特点,按照“远探、近监、回看、联测”的思路设计协同监测任务方案,并梳理出需要攻克的关键技术。最后,从推进监测能力体系建设、深化拓展国际交流合作等方面提出启示与建议,以期为我国未来近地小行星防御演示验证任务论证实施以及天地协同的监测预警能力体系建设提供支撑。     

一种提升近地小行星防御中拦截效率的方法

利用核爆直接炸毁小行星或改变小行星的轨道以避免其与地球相撞,是近地小行星防御最主要的手段之一。文章基于美国爱荷华州立大学的超高速小行星拦截器(HAIV)概念,提出一种将原撞击引导器改为长杆撞击器的方案,采用自主研发的欧拉型冲击动力学仿真软件NTS模拟长杆撞击器对小行星连续开坑的过程,并在仿真中加入能量源以模拟核爆装置在不同深度爆炸对小行星产生的偏转与破坏效应。研究结果表明,采用长杆撞击器并合理控制撞击速度,能够引导核爆装置进入更深的地下爆炸,从而更加高效地耦合核爆能量,提升偏转小行星或直接摧毁小行星的能力。     

把小行星带到地球

将机器人送入太空,抓住一颗小行星,然后把它带回地球轨道。这听起来是一个相当疯狂的计划,但是美国加州理工学院的科学家和工程师们不久前对此进行了非常认真的讨论。在那次为期4天的研讨会上,各位专家研究了捕捉近地小行星至地球轨道,让其在未来充当载人航天飞行任务的一个基地的可行性以及必要的条件。科学家们所设想的这一计划并不是遥不可及的,按照目前人类所拥有的科学技术,应该能够在10年之内将此变为现实。