2023年国外深空探测领域发展综述

<正>2023年,国外共发射7次深空探测任务,包括3次月球探测、1次木星系探测、1次科学观测、1次太阳探测和1次小行星探测任务。美国发射“赛琪”（Psyche）小行星探测器;欧洲发射“欧几里得”（Euclid）空间望远镜和“木星冰卫星探索者”（JUICE）;俄罗斯发射近半个世纪以来的首次月球探测任务——月船-25(Luna-25),但着陆失败;印度成功发射月船-3(Chandrayaan-3)和阿迪蒂亚-L1(Aditya-L1)太阳探测器;日本成功发射“小型月球探测着陆器”（SLIM）。     

2022深空探测与探月:多项任务蓄势待发

灵神星探测任务 灵神星探测任务是美国宇航局发现级探测任务中的第14项,和露西探测器研究类似的目标——小行星."露西"已经在2021年底发射,奔赴木星轨道的特洛伊小行星带,而"灵神号"将在2022年8月搭乘猎鹰重型运载火箭发射升空,前往位于火星和木星之间的主小行星带(简称主带),探访和它同名的16号小行星灵神星.     

小行星探测——太空争夺的新前沿

<正>美国东部时间2017年1月4日,美国航宇局公布了两个最新入选的发现级别低成本探测任务,他们分别是:露西(LUCY)和赛姬(Psyche)。这两个任务耗资均在5亿美元以内,这个总额并不包含发射和任务运行的经费。这两个任务的探测目标都是小行星!露西与赛姬任务简况露西任务计划于2021年发射,于2025年抵达小行星带,2027-2033年探测特洛依群小行星。任务包括一个位于小行星带的目标和5个被木星束缚在轨道的特洛依群小行星。     

“奥西里斯”升空去贝努小行星采样

美国东部时间2016年9月8日,美国航空航天局（NASA）的“起源、光谱释义、资源识别、安全、风化层”探测器（OSIRIS-REx,以下简称“奥西里斯”探测器）成功发射,其有两方面最为突出：一是将小行星贝努作为探测目标是经过了许多科学家的研究和精密论证,科学目标选得非常好;二是“接触即离”（TAG）的取样方式取得了很大的突破,但也具有巨大的风险性,该方式可能成为未来探测小行星的重要方式,方式新颖,无可挑剔。     

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。     

美国小行星探索之路能走多远?

根据2011年7月28日的报道,天文学家研究发现一颗小行星藏在地球绕日轨道上,它已陪伴着地球渡过了至少几千年的时光。,这种小行星被称作“特洛伊小行星”,尽管其与地球距离比地月远得多,但由于轨道相近,它是最适合航天员探索的地方之一。美国航空航天局（NASA）在未来15年内很有可能对其进行研究甚至开发。研究者还认为,如果能够发现更多的“特洛伊小行星”,航天员能在这些小行星上寻找地球匮乏的贵重矿物。这一发现也为科学家研究太阳系开启了全新的视野。 长期以来,人类对于近地小行星（NEA）及更少见的近地彗星知之甚少。了解这些天体有助于人类获得太阳系形成的科学信息,这些天体上还可能存在具有潜在价值的太空物质。因此,2010年美国总统奥巴马将小行星探测列为美国航空航天局（NASA）未来载人航天计划中的重要内容。     

太阳系最怪异的七颗小行星

美国航空航天局发射的“黎明”号小行星探测器目前正围绕小行星——灶神星的轨道飞行，按计划。“黎明”号在长达8年、近50亿千米的星际探索之旅中，将远赴火星和木星之间的小行星带，探测两颗人类以前从未尝试接触的天体——谷神星和灶神星。这是迄今为止人类最为直观地观测小行星，这个探测器揭示的秘密将有助于科学家回答有关这个天体和太阳系里其他几十万颗小行星的几个重要问题。     

小行星探测专题

正编者按:随着人类太空探索的不断深入,国际上针对小行星的研究逐渐增多,小行星探测活动日益成为热点,美国和日本先后开展了多次针对小行星的探测任务,探测形式也由飞越探测发展为就位探测、采样返回等多种形式。其中,美国开展了数量最多、形式多样的小行星探测任务;日本成功实施了小行星采样返回任务,取得了小行星探测的领先地位;中国的嫦娥-2于2014年首次完成了近距离飞越近地小行星图塔蒂斯的任务。目前,加快小行星探测已经成为国内学者和专家的共识,深空探测被列入了"十三五"国家科技重大专     

望眼欲穿“隼鸟”难觅回家路

“隼鸟”号小行星探测器是日本于2003年5月发射升空的，目的是探索太阳系和小行星诞生之谜。而这对防范小行星可能对地球的撞击是非常有帮助的，它是日本深空探测计划的重要组成部分，是今后更大规模空间探测和样本返回的验证机。经过两年多的飞行，“隼鸟”号于2005年9月接近了其目标——丝川小行星。[编者按]     

载人小行星探测目标选择与轨道优化设计

针对2020-2040年载人小行星探测任务,研究了探测目标选择与轨道优化设计问题。首先,针对已编目的近地小行星,综合考虑绝对星等、燃料消耗等多方面因素与约束,给出了适合载人探测任务的候选小行星序列;然后,构建了载人小行星探测任务轨道的设计模型,采用参数优化算法对探测轨道进行了设计;进一步,为了获得最优探测轨道,利用主矢量原理对探测轨道进行了优化。该研究可为载人小行星探测任务设计提供有价值的参考。     

小行星探测科学目标进展与展望

由于较好地保留了太阳系早期形成和演化历史的遗迹,小行星,尤其是近地小行星,已成为国际深空探测领域的研究热点。介绍了小行星的定义、分类和主要探测方式,指出目前小行星探测已进入空间探测的新时代;总结了国际小行星探测的现状,包括已实施和正在实施的小行星探测任务的科学目标、科学载荷配置,以及获取的主要科学数据等;探讨了未来小行星探测的发展趋势和主要科学问题,并对我国未来自主小行星探测任务科学目标的制定进行了展望。     

中国空间探测活动回顾

“十二五”期间,我国空间探测活动取得了突出成就。嫦娥－2绕月探测器开展了多项拓展试验,包括探测了图塔蒂斯（Toutatis）小行星;嫦娥－3落月探测器首次实现了我国对地球以外天体的软着陆,使我国成为世界上第三个掌握落月探测技术的国家,同时进行了就位探测和巡视探测,工程和科学成果双丰收;探月工程三期再入返回飞行试验器（简称试验器）的返回器顺利着陆,表明我国已全面突破和掌握航天器以接近第二宇宙速度的高速再入返回关键技术,其服务舱进行了多项重要的拓展试验。     

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。     

世纪之交的小天体探测热

当此世纪之交,各航天大国掀起了一股小天体(彗星、小行星)探测热。据美国《航空周刊》报道,在未来15年里将发射一系列探测器对小行星和彗星进行实地考察,其目的是探索太阳系的演变过程。 “小天体热”意味着什么? 12年前国际上已经出现过一次     

一石二鸟的“黎明”号小行星探测器

<正>2015年3月6日,美国"黎明"号小行星探测器进入谷神星轨道进行探测。该探测器于2007年9月27日发射升空,2011年7月首先进入了灶神星轨道,对其展开了14个月的探测,采集了关于灶神星的珍贵数据和图像;然后,又飞往谷神星进行探测。之所以探测灶神星和谷神星这2颗人类以前从未尝试接触的著名小行星,因为这2颗小行星不仅是"羊群中的骆驼",在火星和木星间的小行星带中个头名列前茅,还因为它们     

神秘的小行星

代号为“苏梅克”的近地小行星会合探测飞船是第一艘环绕小行星飞行的飞船，２００１年２月在爱神星表面坠毁。在此之前它传回１６万张有关爱神星的图像，是美国航空航天局最成功的航天探测之一。小行星可能是太阳系中最原始的天体，它们是巨大的引力形成太阳和行星时的残余物。在火星和木星之间有一个密集的小行星带。它们在运行过程中必定要发生碰撞，导致某个小行星改变轨道飞向太阳或某个行星。英国《自然》周刊报道，天文学家和地质学家研究“苏梅克”探测飞船传回来的数据后说，他们发现爱神星的结构复杂得令人吃惊。爱神星长３４千米…     

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。     

NASA成功发射Lucy小行星探测任务

2021年10月16日,NASA的Lucy小行星探测任务成功发射升空,将在未来12年探测一颗主带小行星和7颗特洛伊族小行星. Lucy是NASA发现计划(Discovery)的第13项独立任务,于2017年1月获批,主要目标是探测多个木星特洛伊族小行星.此类小天体是早期太阳系的遗迹,与木星共用轨道,分为位于木星轨道前方(L4)和后方(L5)的两群,围绕太阳运行.     

“月球坑观测与感知卫星”将撞击月球

2009年6月,“月球坑观测与感知卫星”（LCROSS）将作为次要载荷与“月球勘测轨道器”（LRO）同时发射升空。1概述LRO与LCROSS是美国航空航天局（NASA）多项无人月球探测计划的第1项任务,主要目的是：研究、测绘和了解月球表面的情况,探测未来的潜在月球着陆点;勘察月球极地永久阴影区的水资源,验证“克莱门汀”（Clementine）和“月球勘探者”（LunarProspector）探测器对月球水冰的探测结果,为航天员重返月球作准备。     

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。