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。     

近地小行星监测

在围绕太阳旋转的九大行星中，水星距太阳最近，冥王星离太阳最远，这两者问其他行星与太阳之间的距离，是按照18世纪中期德国的提丢斯-波得定则，从内向外按一定比例逐级递增的。但这中间有一个例外，那就是在火星和木星之间没有遵从这一规律，而是呈现出一个超比例     

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。     

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,     

到小行星上去采矿——即将到来的太空淘金热

2012年、2013年,美国先后成立了2家准备到小行星采矿的民间公司,在全球引起了广泛关注和热议。现在,仅从太阳系范围来说,在月球和小行星等地外天体上,有丰富的矿产资源。就开发地外矿藏资源而言,从现有的技术、星球的远近、矿藏的价值、经济的收益等综合因素考虑,小行星上的矿藏具有开采的必要性和可行性。因为天文学家已发现了9500颗近地小行星,并且每年还新发     

潜在威胁小行星碰撞防御的计算与分析

研究了采用碰撞的方式进行小行星防御的动力学问题。采用多面体模型来建立小行星的外形模型,以碎石堆模型来建立小行星的结构模型,计算了小行星受到与其密度和材质相同的球体高速碰撞过程和碰撞后的碎石分布。计算过程在考虑了小行星与碰撞球体的接触形变以及小行星内部组成碎石堆的接触形变条件下,计算了碎石堆内部的相互引力、法向接触力、切向静摩擦力、切向动摩擦力和滚动摩擦力矩。以小行星101955 Bennu(中文名贝努)为对象计算了潜在威胁小行星的碰撞防御过程的动力学行为。结果显示:采用高速碰撞的方法进行小行星防御可以有效地将小行星撞成大量碎小的石块,且该方法具有核爆的方法不可比拟的优势,即对空间环境无污染。     

俄将确定近地小行星飞行路线

俄科学院近日提出向阿波菲斯近地小行星发射一颗带有无线电信标的卫星,以确定其撞击地球的威胁到底有多大。     

美国捕获近地小行星之梦

2013年12月14日21时11分,嫦娥三号探测器成功落月,中国探测器首次登上地外天体,这标志着我国已成为世界上第三个实现月球软着陆的国家。在我国人民为此兴高采烈时,我们自然会问,美国作为实现人类登月的国家,如何选择载人航天的新目的地？     

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。     

美国计划2020年“亲吻”小行星

5月25日,美国航宇局宣布,将在2016年启动耗资10多亿美元的名为OSIRIS-REx的太空探测计划,发射一艘机器人飞船,并在4年以后抵达一颗被称为1999RQ36的近地小行星,收集星面尘埃,然后于2023年返回地球。科学家届时将对样本物质进行仔细分析研究,以便找到关于地球生命起源的线索。实际     

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。     

Asteroid interception and disruption for terminal planetary defense

Modern techniques for planetary defense from comets and asteroids involve the deflection of the bolide via kinetic, gravitational, ablative, or radiative means. While potentially effective, none of these methods are capable of operating in a terminal interdiction mode wherethe threat is discovered with little time prior to impact. We present a practical and effective method for planetary defense which enables extremely short interdiction time scales, but can also operate within longer time scales and can be effective for extremely large threats. Called PI (“Pulverize It”), the method makes use of an array of hypervelocity penetrators which uses the kinetic energy of the asteroid or comet to disrupt it. In the terminal interdiction mode, the fragments of maximum $～10$ m diameter disperse laterally as they continue towards the Earth, and then enter the Earth’s atmosphere where they burn up as a series of airburst events which spatially and temporally de-correlate the energy of the original parent bolide for any arbitrary observer on the ground in the form of acoustical shockwaves and optical pulses. We show that terminal interdiction modes ranging from 2 minutes prior to impact for 20-meter class bolides (such as the Chelyabinsk asteroid), 1 day prior to impact for 100 m-class asteroids, 10 days prior to impact for Apophis-class asteroids ($～370$ m), and even 60 days prior to impact for 1 km-class threats are all possible, though longer warning times are always preferred. Using only technologies readily available today, the PI method allows for a cost-effective and practical roadmap towards robust planetary defense capability.     

国际行星保护发展综述

首先介绍了行星保护的定义,然后回顾了国际行星保护政策的提出和演化过程,给出了当前国际行星保护政策针对不同目标和任务形式的最新要求,简要介绍了美、欧、日、俄和印度等世界各主要航天国家/机构在行星保护方面的管理制度和实施情况等发展现状,对行星保护实施过程中的主要技术途径进行了分析,最后介绍了行星保护领域的最新进展,并提出了思考和建议。     

2012–2014 China's Earth Observation and Earth Science Development

Human beings are now facing global and regional sustainable development challenges.In China, Earth observation data play a fundamental role in Earth system science research. The support given by Earth observation data is required by many studies, including those on Earth's limited natural resources, the rapid development of economic and social needs, global change, extreme events, food security, water resources, sustainable economic and urban development, and emergency response. Application operation systems in many ministries and departments in China have entered a stage of sustainable development, and the State Key Project of High-Resolution Earth Observation Systems has been progressing since 2006. Earth observation technology in China has entered a period of rapid development.     

载人小行星探测任务总体方案研究

设计了在近地轨道组装具有分组单元结构的载人深空飞船,包括核热推进单元、燃料储箱与供给单元、主动防辐射单元、人工重力单元、深空居住舱与多任务乘员舱等,给出了各个单元的尺寸与质量参数,并对主要单元的具体组成、功能和技术特点进行了分析。在此基础上,本文以编号4660的Nereus小行星为探测目标,设计了两脉冲转移初始轨道,并进行了轨道优化,得到了发射窗口和最优转移轨道。仿真结果表明,给出的最优两脉冲转移轨道单次施加脉冲在5km/s以内,单程转移时间在160d以内,能够满足未来能量较小的载人小行星探测任务。     

小行星形貌测绘与表征技术

小行星表面形貌测绘是深空小行星探测的首要任务。提出了一种适应探测器抵近观测的立体视觉在线测绘小行星形貌的方法,即先由立体相机获得所摄重叠区的三维地形,再用前后立体模型的连接点将各个独立模型连成一个完整地形信息,经整体最小二乘平差,确定小行星的形貌模型及特征;同时提出了一种基于等值线分析的撞击坑特征提取方法,即通过提取、分析地形等值线识别出地形中撞击坑特征。实验结果显示,本文所构建的原型系统能够快速重建出探测区域的三维地形,并识别出地形中撞击坑特征,证明了所提方法具有实用性。     

小行星形貌特征的分析与描述

小行星形貌特征的分析对深空探测器的导航、着陆点的选取具有重要意义。现有的深空星体形貌特征的分析与描述主要集中在火星、月球等类地天体上,而作为宇宙中为数众多、信息量丰富的小行星却鲜有文献对其形貌特征作详细深入的介绍。文章以Vesta、Eros、Mimas等人类已探测的小行星为例,分析了几种典型的小行星表面形貌特征,完善了凹坑、岩石等形貌特征的描述参数,并用仿真实验生成了Mimas小行星表面的Herschel凹坑模型。实验结果显示,所提出的特征描述方法具有较好的仿真度和实用性。     

双体小行星系统平衡态与稳定性研究

由于双体小行星独特的运动形式可为行星的演化提供重要线索,因而成为小行星探测中的热点目标。基于双椭球体模型研究了双小行星系统的相对运动、平衡态及稳定性。首先基于双椭球的全二体模型建立了双星系统相对运动的动力学方程;其次利用拉格朗日方程,通过求解系统角动量和能量,建立了双星系统平衡态对应的状态约束;最后给出了通过零速度状态曲面判断双星系统平衡态稳定性的一般性方法,在此基础上分析了小行星物理参数变化对系统平衡态稳定性的影响。研究可为未来双体小行星系统探测任务中的轨道设计与控制提供重要的理论参考。