活动小行星311P/PANSTARRS的动力学特性分析

311P/PANSTARRS是一颗活动小行星,具有小行星和彗星的双重特征,是中国``天问二号'的探测目标之一.311P/PANSTARRS直径较小,约为400 m,非引力效应可能会对其长期动力学演化产生较大的影响.通过假定不同表面组分,研究了Yarkovsky效应对311P/PANSTARRS轨道演化的影响,讨论了密近交汇、非破坏性碰撞和YORP(Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack)效应等非引力效应,计算了小行星与大行星密近交汇及碰撞概率,估计了311P/PANSTARRS达到自转周期分裂极限的时标.模拟结果显示与纯引力模型相比,Yarkovsky效应可能会加快311P/PANSTARRS离开当前共振区域,大约在10Myr以后311P/PANSTARRS会离开当前所在共振带,在表面覆盖风化层的情况下有机会通过v6长期共振成为越火小行星;在考虑YORP效应的情况下,311P/PANSTARRS在2 Myr时标内可达到自转周期分裂极限;在考虑Yarkovsky效应及YORP效应等因素的情况下,311P/PANSTARRS在10 Myr时标内仍可保持其动力学稳定性,且YORP效应不会显著影响其半长径偏移量.

空间碎片轨道预报中动力学模型基准的选取

在不同的轨道预报场景中,使用的动力学模型也不同.例如,在低轨空间碎片的预报中大气阻力是十分重要的摄动力,而到了中高轨,大气阻力就可以忽略不计.如何为不同轨道类型的空间碎片选择最优(满足精度要求下的最简)动力学模型还没有系统、详尽的研究.将对不同精度需求、不同轨道类型下的大批量轨道进行预报,通过比较不同动力学模型下的预报结果,给出各种预报场景的最优动力学模型建议.可以为不同轨道类型的空间碎片在轨道预报时选择基准动力学模型提供参考或标准.

两个可能具有2:1平运动共振结构系统的稳定性研究

通过分析现有视向速度资料提供的轨道拟合解,发现HD 155358和24 Sextanis两系统都有可能处于2:1平运动共振状态.主要讨论了两系统共振结构的动力学稳定性问题,计算了两系统最优拟合值1σ置信区间内大量样本的混沌指标?emax.结果表明:HD155358系统长期稳定,不依赖于平运动共振的保护.但是,24 Sextanis系统如果要维持长期稳定,2:1平运动共振保护是必要条件.

基于无量纲的轨道参数开展卫星性质统计研究

目前已发现了285颗围绕太阳系八大行星公转的卫星,它们的轨道和物理性质呈现了丰富多样性.目前为止,几乎所有的卫星研究工作都基于单个卫星系统或者卫星群,似乎缺少统一的研究.提出了一个新的与行星性质无关、只与恒星半径有关的轨道参数n,定义为以太阳半径为单位的轨道半长轴的自然对数.不同行星的卫星的n值都存在双极分布,绝大部分卫星在n≥2区间,其次在n≤-1区间,位于中间区域的行星则很少.从卫星物理参数和轨道参数与n的关系中发现,分属六大行星的卫星有明显的共同特征.首先,轨道偏心率和轨道倾角偏大的卫星的n值都在3.5左右,它们都是巨行星的不规则卫星.其次,n值在-1和1之间的卫星绝大部分体积大、质量大、反照率高、自转速度慢.从文献中找到11颗系外卫星候选体,获得了它们轨道n值和卫星质量,发现后者也是在-1 <n<1区间最大,其他区间偏小.这些统一的规律暗示,太阳系内不同行星的卫星形成机制以及太阳系外卫星的形成机制可能一样或类似.

近地小行星(10302)1989ML和(4660)Nereus的轨道特征及演化分析

近地小行星(10302)1989 ML和(4660)Nereus作为下一代深空探测的候选目标一直备受关注.在考虑太阳系主要天体的动力学背景下,通过计算最大Lyapunov指数(MLE)及MEGNO(Mean Exponential Growth factor of Nearby Orbits)指数讨论它们的稳定性.同时,对每个小行星,在其观测误差范围内按多元正态分布各选取1000个克隆粒子,通过统计分析显示这两个小行星在10万年内可能的运动范围,给出半长径-偏心率空间中的出现次数分布图,并统计小行星与地球或其他大行星之间的密近交汇及碰撞的概率.此外还对这两个小行星的标称轨道进行长期共振、Kozai共振及平运动共振的动力学分析.综上得出结论,1989 ML处在平运动共振主导的区域,发生密近交汇的概率较小,从而其轨道相对较稳定;而Nereus处在地球的密近交汇区域,轨道极不稳定.

Kepler-9b、c的近2:1平运动共振分析

对多行星系统中行星周期比的统计发现,行星周期比在简单整数比2:1、3:2的右侧边缘处有明显聚集,而在其紧邻的左边有明显空缺.针对这一现象有各种不同的动力学解释. Kepler-9系统中已发现的3个行星中,行星b、c周期比约为2.03,是接近2:1共振的一个典型例子.利用关于偏心率的二阶哈密顿方程,针对只考虑长期作用和加入共振摄动两种情况,通过研究当前状态下系统在能量等高线图与相空间截面图中的位置,讨论了两行星可能的近共振状态.