【光明日?qǐng)?bào)】“北理工豐碑”之六: 揭秘小天體 ——北京理工大學(xué)深空探測(cè)之掠影
發(fā)布日期:2010-07-06 閱讀次數(shù):
作者:王穎 來源:《光明日?qǐng)?bào)》2010年7月5日 摘編:黨委宣傳部 國(guó)慶
原文鏈接:http://www.gmw.cn/content/2010-07/05/content_1169605.htm
北京理工大學(xué)有著航空航天研究輝煌的歷史,。上世紀(jì)50年代為我國(guó)“兩彈一星”事業(yè)做出了重要貢獻(xiàn),。進(jìn)入二十一世紀(jì),,從載人航天工程到嫦娥工程都體現(xiàn)了北京理工大學(xué)執(zhí)著不息的探索,。學(xué)校于2006年成立了宇航科學(xué)技術(shù)學(xué)院,2008年重組宇航學(xué)院(包括“航空宇航科學(xué)與技術(shù)”和“力學(xué)”兩個(gè)一級(jí)學(xué)科博士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)和博士后流動(dòng)站,,下設(shè)飛行器工程系,、飛行器控制系、發(fā)射與推進(jìn)工程系和力學(xué)系),。同時(shí)為加速深空探測(cè)領(lǐng)域研究工作的開展,,成立了深空探測(cè)技術(shù)研究所,重點(diǎn)開展小天體探測(cè)相關(guān)技術(shù)的研究。
小天體是指圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)但不符合行星和矮行星條件的天體,,主要包括小行星,、彗星等,探測(cè)小天體可對(duì)研究太陽(yáng)系形成,、行星演化,、地球和生命起源等提供重要線索;同時(shí)對(duì)掌握小天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律,、避免小天體碰撞地球具有重要意義,。
6500萬(wàn)年前,一顆直徑約10公里,、質(zhì)量為100億噸的小行星撞擊到地球表面,,造成當(dāng)時(shí)全球氣候,、環(huán)境,、生態(tài)的災(zāi)變,使恐龍及其他生物種類滅絕,。目前美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA),、歐洲空間局(ESA)和一些相關(guān)機(jī)構(gòu)都在對(duì)那些可能危及地球的小天體加強(qiáng)監(jiān)測(cè)跟蹤,尋找避免小天體碰撞地球的解決方案,。
北京理工大學(xué)科研人員針對(duì)深空探測(cè)中的小天體目標(biāo),,開展了軌道設(shè)計(jì)與優(yōu)化、自主導(dǎo)航與控制,、小天體軌道改變方案等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),,并于2010年初通過國(guó)家航天局,向國(guó)際“近地天體問題工作組”提交了我國(guó)在小天體領(lǐng)域開展研究工作的進(jìn)展報(bào)告,。
小天體探測(cè)是21世紀(jì)深空探測(cè)活動(dòng)的主要內(nèi)容之一,,北京理工大學(xué)研究者提出了我國(guó)開展小行星探測(cè)的多目標(biāo)多任務(wù)探測(cè)方案總體思路——即選擇I-var小行星為主要環(huán)繞或著陸探測(cè)目標(biāo),在到達(dá)Ivar小行星之前,,中途從兩顆小行星附近飛過,,通過攜帶的科學(xué)儀器對(duì)其進(jìn)行遙感和遙測(cè),這是我國(guó)第一個(gè)“一探三”的小行星探測(cè)總體方案構(gòu)想,。
為實(shí)現(xiàn)“一探三”小天體探測(cè),,研究人員對(duì)飛行歷程進(jìn)行了周密規(guī)劃:
2016年9月,小天體探測(cè)器從地球出發(fā),,進(jìn)入星際飛行軌道,,2017年7月,到達(dá)Reiji小行星,,進(jìn)行相應(yīng)的科學(xué)探測(cè),;之后探測(cè)器上攜帶的發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火,進(jìn)行一次深空機(jī)動(dòng),使探測(cè)器于2018年7月回到地球附近,利用地球引力的作用,改變探測(cè)器的飛行軌道,,使其于2019年7月飛過Ivashov小行星,;之后再次進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火,改變探測(cè)器的飛行方向,,使其可以在2020年6月與目標(biāo)小行星I-var交會(huì),,并進(jìn)行減速制動(dòng),進(jìn)行環(huán)繞探測(cè)或著陸探測(cè),。另外對(duì)于選擇的Ivar小行星,,在2021年9月還會(huì)出現(xiàn)一次較佳的探測(cè)器發(fā)射機(jī)會(huì)。
相關(guān)成果刊登于Earth,,Moon and Planets,、Journal of Guidance Control and Dynamics、Advance in Space Re-search和《中國(guó)科學(xué)》等雜志,。
在接近形狀不規(guī)則,、質(zhì)量分布不均勻、物理參數(shù)不確知的小天體時(shí),,如何安全,、準(zhǔn)確地登陸到目標(biāo)表面呢?國(guó)家國(guó)防科技工業(yè)局科技委主任欒恩杰院士形象地將其歸結(jié)為“雙零條件”,,即,,“登陸”小天體時(shí)探測(cè)器和目標(biāo)小天體的相對(duì)速度和相對(duì)距離需要同時(shí)趨于零。日本于2003年發(fā)射的“隼鳥”號(hào)小行星探測(cè)器經(jīng)過七年的艱難太空旅行,,于2010年6月13日返回地球,,完成了人類首次小行星采樣返回任務(wù)。但是由于“登陸”小行星時(shí)沒有滿足“雙零條件”,,導(dǎo)致“隼鳥”號(hào)沒能按照計(jì)劃于2007年夏季返回地球,。北京理工大學(xué)科研人員完成了可進(jìn)行“登陸”過程模擬與演示的半物理仿真試驗(yàn)系統(tǒng)。在下一個(gè)五年計(jì)劃,,北京理工大學(xué)將提出我國(guó)首個(gè)登陸小行星采樣的“生物之星”任務(wù)目標(biāo)與軌道方案,。
值得關(guān)注的是,月球探測(cè)的成功實(shí)施邁出了中國(guó)開展深空探測(cè)的第一步,。目前,,北京理工大學(xué)正在與國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究機(jī)構(gòu)開展合作,對(duì)多任務(wù)多目標(biāo)小行星探測(cè)方案,、火星與小行星聯(lián)合探測(cè)方案,、基于我國(guó)月球探測(cè)工程后續(xù)任務(wù)的小行星探測(cè)方案開展論證工作。截止目前,,崔平遠(yuǎn)教授又收到了參加2011年國(guó)際宇航科學(xué)院行星防御會(huì)議規(guī)劃委員會(huì)的邀請(qǐng),。我們相信在不遠(yuǎn)的未來,作為“登陸小天體”的重要成員,我國(guó)的小天體探測(cè)之夢(mèng)一定會(huì)實(shí)現(xiàn),。
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