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。

黄道面内多目标小行星飞越探测任务轨道优化设计

近距离飞越小行星可获取小行星的表面图像、测量小行星的光谱、反演小行星物理化学性质。对潜在威胁小行星实施多目标飞越探测任务进行轨道优化设计,分析了潜在威胁小行星穿越黄道面时刻与位置分布,以小行星穿越黄道面时刻作为探测器飞越小行星的时刻,通过波束选择树搜索算法优化求解序贯飞越序列,建立了一种快速有效求解小行星序贯飞越任务轨道的优化方法模型。仿真结果表明,2024—2028年发射的小行星探测器可在黄道面内飞越探测至少18颗潜在威胁小行星,2027年9月发射窗口在10 a任务周期内可飞越21颗潜在威胁小行星。