“追星”艰难之旅

在上世纪90年代以前,人们主要通过地面天文观测研究小行星,同时还通过对陨落到地面的小行星碎片进行研究,从而得到小行星物质组成和化学成分。而当前,随着人类深空探索的深入,关于小行星的探测也日益增多。美国、欧洲和日本先后发射了多颗小行星探测器。有的甚至实现了小行星表面物质的取样返回。那么,我们是如何使用小行星探测器进行探测的？从地球飞往小行星的“星途”又有怎样的艰难呢？     

如何与小行星亲密接触

小行星是太阳系内类似行星的一种天体,环绕太阳运动,但体积和质量比行星小得多。至今为止在太阳系内已经发现了70多万颗小行星,不过只有少数的小行星直径大于100千米。最大的小行星是谷神星,直径约950千米。不过近年来又发现一些小行星比谷神星还要大,如2004年发现的一颗小行星直径甚至达到1800千米。直径超过240千米的小行星约有16颗,     

众眼看宇宙

灶神星是小行星中的明星,它是小行星带（火星与木星轨道之间）中唯一一颗可在地球上直接用肉眼看到的小行星,直径约为483千米,质量大约占所有小行星带天体的9%。研究这颗直径500千米的小行星,有助于了解它和太阳系的早期历史。     

小行星环境特性分析与研究现状

小行星环境特性不仅是小行星科学研究的基础,也是在设计小行星工程任务时所要综合考虑的关键因素。文章通过对现有的研究资料进行总结,从空间环境、表面环境和内部环境3个方面阐述了小行星的环境特性;最后,对中国国家航天局公布的我国首次小行星探测任务的探测目标——近地小行星(469219)2016HO3和主带彗星133P/Elst-Pizarro的特点进行了简要介绍。     

小行星表面取样技术分析

近年来,随着深空探测技术的发展,小行星探测逐渐成为深空探测的热点。小行星探测也从早期对表面进行简单的拍照观测,发展为着陆探测和物质取样等。1996年2月美国发射的"近地小行星交会"(NEAR)探测器是第一个专用近地小行星探测器,也是第一个在小行星上降落的     

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。     

我国小行星探测发展思路及关键技术探讨

介绍了国外小行星探测的发展状况,指出小行星探测正从飞越和伴飞探测向表面软着陆取样返回探测发展,从无人探测向载人探测发展,向多目标探测以及与新技术验证相结合的发展趋势和特点。提出我国小行星探测应分4步走的发展规划和发展思路建议,并论述了小行星探测包括载人小行星探测需要解决的轨道设计、自主采样等关键技术。以上建议和研究可为我国制定小行星深空探测战略规划提供参考。     

不规则形状小行星引力环境建模及 球谐系数求取方法

在实施小行星探测任务之前,需要对不规则形状小行星的引力场有一个清楚的认识,以便于进行环绕或着陆小行星的轨道设计。文章提出了一种小行星引力场建模及球谐系数的求取方法。首先,由多面体模型方法重构出小行星外部的引力环境并以此作为虚拟观测量。在此基础上,根据球谐系数与引力势能间的关系,通过求解超定线性方程组得到小行星引力场的各阶次球谐系数。与传统的将小行星近似成三轴椭球体进而计算球谐系数的方法相比,该方法可大幅度提高引力场建模的精度。通过与由NEAR探测器轨道数据解算的Eros433小行星的球谐系数比较表明,其最大误差不超过6%。计算表明,该方法可以为小行星探测任务发射前的轨道设计提供更为精确的数据。     

如何将小行星改成武器

本刊在今年第6期和第8期介绍了把小行星作为武器的威力,本文介绍了美国小行星任务的三个阶段以及每一阶段的主要任务和关键技术。重点分析第二阶段和第三阶段中美国航宇局（NASA）没有公开说明的部分,即第二阶段的月球远程逆行轨道和第三阶段中航天员的作用和任务。作者认为：月球远程逆行轨道与小行星重定向没有明显关系,该轨道主要是用来部署小行星太空武器,它是小行星武器的理想轨道;在第三阶段中用自动化装置或机器人即可完成在小行星上采集样品,完全不需要航天员,航天员到上面的真正目的是完成小行星的武器化改装,即将自然小行星改装成真正的太空武器。作者观点不代表本刊立场。     

深空自主光学导航观测小行星选取方法研究

深空探测转移轨道段的自主光学导航一般以小行星作为观测量来源.为了选出可观测的小行星,分析了小行星用于导航的限制因素,给出了视星等、太阳相角、视运动、三星概率、探测器与小行星距离和视线夹角等选取标准;然后,为了从多颗可观测小行星中选出最优组合,以提高导航精度,基于滤波误差协方差分析,给出了一种可量化的选取最优小行星组合的方法,该方法只与小行星到探测器距离和视线夹角有关;最后,参照"深空一号"飞行方案进行了仿真验证.分析和仿真结果表明该方法可有效提高导航精度.     

小行星探测的三重意义

小行星是指不易挥发出气体和尘埃,在太阳系里沿着椭圆轨道绕太阳公转,但体积和质量比行星小得多的天体。小行星由岩石或金属构成。开展载人／非载人的小行星探测活动将为我们应对小行星撞击,探索宇宙演化和生命起源等方面提供有力的支持。     

隼鸟-2小行星探测任务

<正>2014年12月3日,日本宇航探索局(JAXA)的隼鸟-2(Hayabusa-2)小行星探测器由H-2A运载火箭从种子岛宇宙中心发射升空,飞往1999JU3目标小行星。隼鸟-2探测器是2003年发射的隼鸟小行星采样返回任务的继承者,预计于2018年中与1999JU3小行星相遇并进行探测,2020年12月携带样本返回地球。小行星探测是日本深空探测的重点,已提出的小行星系     

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,     

日确认“隼鸟”采到小行星样本

日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）11月16日宣布，其“隼鸟”小行星探测器成功带回了采自小行星表面的首批样本。     

同步双小行星系统共振轨道设计

研究了同步双小行星系统中共振轨道的设计方法及演化规律。首先，基于双椭球模型建立探测器运动方程，并给出共振轨道初值选取方法。然后，利用改进并行打靶法，提出一种双小行星系统平面共振轨道两步修正方法。同时结合稳定性理论及分岔理论，给出双小行星系统三维共振轨道生成和延拓方法；最后，以双小行星系统1999KW4为例，设计了共振比为1∶1,1∶2,1∶3,1∶4,2∶3的平面和空间共振轨道族，并分析了共振轨道的特性及轨道周期和轨道能量的变化规律。给出的双小行星系统中共振轨道的设计方法具有普适性，对未来双小行星系统探测任务中的轨道设计具有一定的参考意义与借鉴价值。     

一种6-DOF小行星着陆轨迹序列凸优化方法

针对6自由度的小行星动力着陆多约束轨迹优化问题,提出了一种基于序列凸优化的小行星着陆轨迹优化算法。首先采用多面体引力场模型计算小行星的引力场,其可用于描述任意形状的小行星引力场,且比质点群法和球谐函数展开法等方法计算精度更高。为了在凸约束下解决小行星着陆过程燃料消耗最优问题,通过对探测器动力学模型及其约束进行线性化和离散化,将原来的非凸连续时间优化问题转化为凸化的子问题,即二阶锥规划问题（SOCP）;然后引入了虚拟控制项和信赖域,以增强算法的鲁棒性。通过在形状不规则小行星上的着陆模拟,验证了所提出算法的有效性,仿真结果满足各项约束条件,可实现高精度着陆和燃料消耗最优的目标。     

天宇来风

中国CHINA 35313号小行星命名为航天员中心星本刊记者于4月20日在北京举行的中国航天员科研训练中心40周年纪念大会上获悉,一颗小行星被命名为"航天员中心星"。这颗小行星是中国国家天文台于1997年1月2日发现的。经国际天文学联合会小天体命名委员会批准,中     

利用小行星测量信息的深空探测器自主导航算法研究

提出一种利用小行星图像信息的深空探测转移轨道段自主光学导航算法.该算法首先利用导航敏感器获取含有恒星背景的多颗小行星的图像;然后通过图像处理,提取出小行星和恒星中心点对应的像素;最后利用小行星和恒星中心点的像素、探测器的惯性姿态和观测时刻的小行星星历等信息,通过引入Unscented变换的批处理最小二乘滤波估计探测器的位置和速度.以"深空一号"探测器飞行轨道为例进行数学仿真,结果表明该算法导航精度优于"深空一号"应用的批处理最小二乘滤波.     

动态新闻

<正>国际编号456677号小行星正式命名为"叶培建星"据报道,2017年1月20日,中国科学院紫金山天文台就国际编号为456677号小行星正式命名为"叶培建星"给中国空间技术研究院发来贺电,顷悉国际小行星中心最近发布的国际新小行星命名公报中,国际编号为456677号小行星,已于2017年1月12日荣获国际小行星命名委员会批准,正式命名为