着陆探测器低速碰撞小天体风化层的动力学分析

风化层是小天体表面探测任务中重点关注的地表特征。本文将地面力学理论应用于小天体弱引力场风化层地形描述,研究探测器着陆时与表面风化层的低速碰撞问题。文中仿真方法可同时解算探测器六自由度运动和风化层地表接触演化,进而分析不同尺寸的立方体探测器与小天体风化层区域的碰撞演化;探究探测器的棱长对碰撞时间、速度、角速度和风化层变形的影响规律。

小天体着陆动力学研究进展

小天体着陆探测是目前获取小天体数据最直接最有效,也最具挑战的方式之一,是深空探测领域广受关注的热点问题,对行星和生命起源等重大问题研究具有独特科学意义.着陆动力学是小天体着陆任务成功的前提和保障,涉及小天体复杂空间摄动环境建模,着陆器及小天体崎岖地表描述和含有不确定性的着陆器姿轨运动分析等高维非线性动力学问题,给航天动力学提出了新的挑战.为此,本文系统梳理了已开展的小天体着陆探测任务及其着陆动力学主要问题,简单汇总了小天体着陆探测机器人及其弱引力地面模拟实验平台发展现状;归纳了小天体崎岖地表着陆器自由着陆的动力学分析方法,系统探讨了不规则引力场建模方法、接触碰撞检测与分析、双小行星系统着陆动力学,以及小天体地表力学性质等问题.最后,面向我国小天体探测任务需求,展望着陆动力学未来发展.

流星进入的可变形不规则离散元分析方法

流星进入地球大气层时会发生空中解体和爆炸,威胁地球局部区域乃至全球安全针对流星进入大气演化的超高速动力学仿真研究具有重要意义.为提高预报的精确性,应关注流星体内部结构和非均匀烧蚀等对演化过程和解体后碎片运动的影响。本文提出了一种可变形不规则离散元方法,用于仿真分析流星进入大气层时轨迹和姿态变化、烧蚀、解体和爆轰等现象。利用多面体离散元模型可模拟不同结构的异质流星;通过拉伸多面体模型顶点,仿真流星的粗糙外形和烧蚀形变;利用Jones-Wilkins-Lee状态方程计算烧蚀产生的集中爆轰产物的压力.以Chelyabinsk流星事件中发生轨迹偏离的碎片为例,数值仿真集中爆轰产物的膨胀驱动作用对碎片运动方向和轨迹演化的影响.仿真结果表明,碎片弹出轨迹特征和烧蚀剩余质量均在观测值范围内,验证了新方法的有效性.