潜在危险性小行星偏转方法研究现状

发布时间：2022-01-23 04:01

　　具有潜在危险性的小行星偏转问题不断受到重视,多种偏转方法被提出。小行星偏转的主要目的是通过改变小行星的原始运行轨道,减轻小行星对地球安全所造成的威胁。目前提出的各类小行星偏转方法可归为脉冲法和慢推力法两类。其中,脉冲法主要包括核攻击和动能撞击方法;慢推力方法包括引力牵引、激光消融、离子束引导、质量驱动器、太阳能辐射等方法。同时,跟踪最新提出的几种偏转方法,概括每种小行星偏转方法的适用性及优缺点,总结小行星偏转关键技术,展望小行星偏转技术的未来发展趋势。 

【文章来源】：沈阳航空航天大学学报. 2020,37(04)

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

核弹循环投放器模拟演示图

总结引力牵引方法的主要缺点：一是引力牵引航天器相对于小行星需有一定的质量，才能产生使小行星缓慢偏转所需的引力；二是该方法需要航天器长时间保持悬停状态，而现有技术很难长时间控制航天器接近悬停位置，对推进系统提出很高要求；三是航天器会受到小行星的干扰力作用，从而影响航天器正常运行，给导航和控制系统设计都带来挑战。由于单一航天器的质量受到发射等条件的限制，可以采用多个航天器组成编队实现多重引力牵引。研究表明，多航天器采用并列悬停的编队形式重新组成一个大型航天器，可提高偏转性能[18]。3个质量为1 000kg的航天器共同工作10年，可使小行星Apophis偏离原始轨道155.2km，若采用单一航天器不间断在轨运行10年，可使Apophis偏转93.8km。1.4 激光消融/烧蚀

质量驱动法的基本构想是通过向目标小行星发射航天器着陆到小行星表面，在小行星表面钻取物质并高速喷出，由此产生的反作用力可以改变小行星的动量，进而实现小行星轨道偏转。该方法是由OLDS,J.等人首次提出，作为NASA提出的“模块化小行星偏转弹射”项目中提出的一个快速、可扩展的解决方案，图3所示为该方法的构想图[28]。通过发射数以百计甚至数以千计的模块化小型航天器（Modular Asteroid Deflection Mission Ejector Node，缩写为MADMEN）到小行星表面，着陆后进行小行星表面岩石的钻取收集，然后将岩石利用电磁炮技术高速喷射向太空。同时将MADMEN集群部署在低地球轨道以外（可能是地-月或地-日-天平动点），接收到执行命令后迅速进入拦截目标小行星的轨道。采用模块化的小航天器集群的方式实现小行星偏转任务具有较好的整体可靠性，能够充分发挥当前航天器生产模式的优势，提高生产效率。质量驱动方法的另一个优势在于它并不需要从地面携带物质而是直接从小行星上获取质量，能够有效减少有效载荷的质量，也节省燃料，不需要携带大量推进剂。该方法适用于具有充裕预警时间的潜在威胁小行星防御，航天器执行任务的时间有可能是数月或数年。技术需求方面涉及自主会合、着陆技术、微重力自主采矿技术（钻取技术）、大功率轨道枪技术、核能发电技术、锚定系统技术等[29]。Daniel等[30]针对质量驱动方法，研究了对目标小行星自转速度和轨道状态影响最小条件下的优化偏转方法，对比分析了单一航天器和多航天器着陆到小行星表面对小行星运行速度带来的变化，研究结果表明该方法有效，实施小行星偏转可能需要几年时间，但不会给小行星带来灾难性的破坏。

【参考文献】：
期刊论文
[1]近地小行星防御策略分析[J]. 刘雪奇,孙海彬,孙胜利.  深空探测学报. 2017(06)
[2]潜在威胁小行星碰撞防御的计算与分析[J]. 姜宇,程彬,宝音贺西,李恒年.  深空探测学报. 2017(02)
[3]小行星防御动能撞击效果评估[J]. 张韵,刘岩,李俊峰.  深空探测学报. 2017(01)
[4]小行星撞击地球:遥远而现实的威胁[J]. 徐菁.  太空探索. 2013(05)
[5]我国对苏梅克-列维9号慧星撞击木星事件的观测（英）[J]. 李启斌,周洪楠.  天文学进展. 1997(02)



本文编号：3603556