深空1号——开发新技术和探测小行星

笔者在《科技潮》1999年第4期介绍过探测彗星的"星尘号"探测器,在该刊第5期介绍过探测小行星的"近地小行星交会"探测器,现在再向读者们讲讲另一艘探测小行星的"深空1号"探测器,以使您们对发生于世纪之交的这股小天体探测热,有更完整的了解。"深空1号"(Deep space Ⅰ)是NASA 为到来的新世纪的千年庆典推出的一种低价位探测器的第一艘,主要任务是考察新开发的推进器动力和导航系统方面的新技术应用情况,同时也担负部分探测小天体的任务。     

小天体多目标多模式探测任务设计

多目标多模式小天体探测具有降低任务成本、增加科学回报的优点,本文针对多目标多模式小天体探测任务中摄动敏感、约束复杂以及推力幅值变化等任务规划的设计难题,研究了地球准卫星采样返回以及主带彗星交会探测任务的转移轨道设计问题.首先,介绍了探测目标的科学价值并根据任务约束给出探测任务构想.其次,基于椭圆型限制性三体问题,考虑星历、发射能量和采样返回再入速度等约束,设计并优化了地球准小行星目标的多脉冲采样返回轨道,实现地球发射与返回段和星际转移段全过程的精确飞行设计.最后,根据任务约束,推导了推力幅值可变的最优小推力转移轨道的一阶必要条件并给出考虑借力约束的初值选取方法.以采样后火星借力探测主带彗星为例,求解并分析了最大推力幅值衰减的小推力交会轨道.本文的研究方法可为我国未来的深空探测任务提供参考.     

“嫦娥二号”再次刷新“中国高度”

7月14日1时许,已成为我国首个人造太阳系小行星的嫦娥二号卫星,与地球间距离突破5000万千米,再次刷新"中国高度"。目前卫星状态良好,正继续向更远的深空飞行。嫦娥二号卫星是探月工程二期的先导星,于2010年10月1日发射。自2012年12月13日飞越探测图塔蒂斯小行星、成     

研究称地球水并非来自彗星

<正>罗塞塔号探测器最新勘测结果表明,67P彗星的水比地球水更"重",地球水并非起源于彗星,很可能来自于小行星。腾讯科学讯据国外媒体报道,目前,地球水的起源之谜变得更加扑朔迷离,"罗塞塔号"探测器最新勘测结果显示,地球水资源并非来自于彗星,很可能来自于小行星。今年11月,罗塞塔号探测器着陆在67P彗星表面,勘测数据表明该彗星上的冰块不同于地球冰水。欧洲航天局发射罗塞塔号探测器细距离探索     

我国小行星探测目标分析与电推进轨道设计

近几年,世界各航天大国陆续实施了小行星探测计划.近地小行星也是我国下一步深空探测的重要目标,国内航天相关单位正在积极开展近地小行星探测的前期任务论证与规划工作.以此为背景,研究了电推进方式探测近地小行星的目标选择与轨道设计问题.首先分析了近地小行星探测的科学和技术目标,结合我国技术水平的发展现状,给出了6颗适合作为探测目标的近地小行星.搜索了2016年至2020年之间探测每颗可能目标的发射窗口.为了增加探测任务的科学回报,特别关注了多目标、多任务的近地小行星探测,推荐了一次探测多个有价值目标的可行多任务探测方案：Earth出发-Nereus飞越-Apophis飞越-1999JU3交会.基于脉冲估算结果设计电推进轨道,将中途多任务探测作为内点约束整体优化小推力转移轨道,采用间接法求解燃料最优控制问题得到了小推力的最优轨迹.最后给出了推荐方案的详细飞行程序.     

（Ⅲ）m=0类二次系统的极限环问题，（Ⅰ）

彗星的空间探测是当代前沿课题．本文首先概述彗星的主要研究结果．彗星的本体是不大的‘脏雪球’彗核；随着接近太阳，其表面冰升华并带出尘埃而形成彗发，发生复杂的物理-化学过程；太阳辐射压和太阳风推斥彗发的尘埃和离子而形成彗尾；彗星尘散失在轨道附近而成为流星群．虽然地面观测到彗发和彗尾的丰富资料，但对彗核却了解甚少，需要发射飞船进行空间探测；接着，从探测彗核的真实性质、采集彗星样品分析成分、探索彗星活动和机制、彗星的有机物与生命起源、彗星-地球关系、太阳系起源和演化线索几方面阐述彗星的空间探测的科学意义；然后，综述彗星空间探测的一些计划进展情况，总结彗星空间探测的重要成果；最后，讨论未来的彗星空间探测的科学目标，包括高轨卫星采集彗星尘、搜寻近地小彗星、搜寻未知彗星、发射更优秀飞船探测不同彗星．     

采集彗星尘埃,探索行星形成的奥秘

今年2月8日北京时间5时4分15秒,在美国佛罗里达州卡纳维拉尔角航天中心,一艘名为"星尘"号的空间探测器,由德尔塔Ⅱ型火箭发射升空。它的目标是与81P/怀尔德2号彗里相会,采集其彗尾和彗发中的尘埃颗粒,并将其送回地球。这一探测活动或许能帮助科学家从彗里尘埃中更多地了解行星形成的过程。为何选择怀尔德2号彗星该彗星是1978年由瑞士天文学家怀尔德发现的。1974年9月10日以前它尚在太阳     

2019年深空探测热点回眸

 深空探测是空间科学探索与发现的重要方式之一。2019年全球在轨工作的深空探测任务有29个，皆为非载人航天任务，主要开展了月球、火星和小行星等的探测、深空太阳观测及日-地L1点空间天气监测和L2点空间天文观测。在纪念人类登月50周年之际，美国加快推动重返月球的阿尔忒弥斯计划，中国嫦娥四号任务着陆器和玉兔二号月球车对月球背面的就位探测和巡视勘察陆续产出一批国际关注的科学成果。美国新视野号任务飞掠柯伊伯带小天体“2014 MU69”的首个科学成果揭示了该“接触双星系统”的发展、地质与构成。日本隼鸟二号任务完成对“龙宫”小行星的两次采样探测、启程返回地球。除了“史诗级”的太阳探测帕克号任务，被“遗忘”在L1点的多个超期服役的空间天气监测科学任务如SOHO、WIND等表现依然稳定和出色。2020年，人类将迎来探测火星的新发射窗口，中国、美国和欧洲等即将实施的多个火星任务引人注目。     

2018年深空探测热点回眸

 深空探测指人类航天器离开近地轨道、进入太阳系空间和宇宙空间，对地球以外天体（月球及以远天体）或空间环境开展的科学探测。2018年，国际深空探测叠彩纷呈：中国“嫦娥四号”成功实现国际首次月球背面软着陆并将开展巡视勘察；美国“洞察号”探测器登陆火星；向太阳系空间进发，朝向日心方向，欧洲空间局和日本合作研制的BeipiColombo探测器正飞向水星、美国“帕克号”探测器开启“史诗级”旅行去“触摸太阳”，远离日心方向，“新视野号”成功飞掠柯伊伯带的小行星“天涯海角”、“旅行者2号”突破日球层顶；美国“奥西里斯-REx”和日本“隼鸟2号”顺利抵达各自目标小行星执行采样任务。2018年，月球表面存在水冰、火星发现有机分子、太阳系边际再抵近等发现或突破对于探寻生命起源、太阳系起源和演化，拓展人类知识体系具有重要意义。     

深空1号探测“布拉耶”

笔者在本刊今年第7期曾介绍美国航天局的开发新技术和探测小行星的航天器—深空1号,并预报今年7月28日至29日深空1号可接近小行星1992KD 至5公里到10公里,届时可对这颗小行星的大小、形状、矿物结构等项目进行近距离考察。结果究竟如何?笔者将从因特网上收集到的有关情况,编成如下速报,与读者分享。1992KD正式命为"布拉耶""笔者曾谈到,太阳系探测和地外智慧生命探测的民间学术团体"行星协会"开展了一项非常有趣的大众性活动—为近地小行星1992KD 征集永久性命名。1992KD 只是该小行星发现后所取得的临时编号,根据小行星命名法,新发现的小行星必须观测到两次回归并计算出轨道之后,才给予正式编号,同时发现者也就获     

日本：“隼鸟”号探测器

日本宇宙航空研究开发机构近日宣布，“隼鸟”号小行星探测器，在距地球约2．9亿公里的小行星丝川成功着陆，并发射金属球采集了小行星岩石碎片。地面指挥人员已经确认，被金属球击碎弹起的岩石碎片已进入回收密封装置，密封装置的盖也已封闭，在小行星上采集岩石样本这在世界上是首次。小行星探测器绕太阳两周，运行20亿公里后在小行星着陆，第一次验证了日本行星探测技术，在日本宇宙开发史上也具有重要意义。     

小行星丝川的结构

<正>利用非常精确的地基观测设备,英国肯特大学的斯蒂芬·劳里(Stephen Lowry)和同事们研究了近地小行星"丝川"(第25143号小行星)的旋转速度,以及随时间的变化率。他们将精确的观测结果与小行星如何发热的最新理论结合起来。日本的"隼鸟号"探测器于2005年近距离拍到了这颗奇形怪状     

太阳系的配角隐藏着太阳系历史秘密的卫星和小行星

我们居住的太阳系,不仅有太阳和行星,还有行星所携带的卫星,以及冥王星等矮行星、小行星和彗星等其他重要成员。日本的小行星探测器“隼鸟”号经过大约7年的太空之旅,采集到了小行星的物质样品并返回地球。这项探测任务的重要性在于,通过探测小行星有可能找到关于太阳系起源的线索。本文专门介绍通常被太阳和行星这样的主角掩盖了其重要性的、作为太阳系次要角色的卫星和小行星。     

“嫦娥”系列探月卫星

正嫦娥一号"嫦娥一号"是我国自主研制并发射的首个月球探测器,主要用于获取月球表面三维影像、分析月球表面有关物质元素的分布特点、探测月壤厚度、探测地月空间环境等。嫦娥一号于2007年10月24日,在西昌卫星发射中心由"长征三号甲"运载火箭发射升空。嫦娥一号发射成功,我国成为世界上第五个发射月球探测器的国家。     

中国火星探测器首亮相

<正>2019年10月11日,中国航天科技集团通过其官方微博首次公开了中国火星探测器实物照片。据深空探测首席科学家叶培建介绍,火星探测准备工作已就绪,火星探测器暂命名为"火星一号"。据了解,中国火星探测任务计划同时携带环绕器、着陆器和巡视器,即在一次火星探测过程中实现"绕""落""巡"三大任务。探测器发射升空后,先在地球附近加速,进入霍曼转移轨道,再在火星附近减速被火星捕获。由于通过霍曼转移轨道从地球轨     

彗星探秘者“罗塞塔”

<正>10年前,2004年,一颗空间探测器开启了它的追逐彗星之旅。10年后,2014年,沉睡着飞行了10年的"罗塞塔"号终于被唤醒,因为预计它将在今年11月,追上它的目标:遥远的楚留莫夫-格拉希门克彗星!并释放出着陆器。天文学家们已迫不及待地绘出了"罗塞塔"号的着陆想象图,图中着陆器正用"鱼叉"装置刺入彗星表面,固定后利用钻头,抽取并分析彗星表面下20~30厘米的物质……一直以来,科学家认为地球上的水可能来源于彗星。甚至,彗星在撞击地球后,它携带的氨基酸构成了地球生命的启动物质!到底是与否,谜底马上揭开……     

“新视野”号多普勒频率数据评估

NASA于2006年发射的"新视野"号探测器于2015年7月14日飞掠冥王星,借此机会,中国科学院国家天文台行星无线电科学研究团组选取我国上海佘山观测站和黑龙江佳木斯深空探测基地的两台60m级射电望远镜,开始了对"新视野"号下行信号的接收及后续分析处理研究工作.利用东南大学研制的无线电科学接收机在黑龙江佳木斯完成了测量工作,利用接收到的探测器多普勒信号对其精度进行了分析比较,并尝试了不同的处理方法.最后本文对我国设备的深空多普勒测量数据的分辨能力进行了评估.     

太阳系里怪异的小行星

美国宇航局发射的"黎明"号小行星探测器目前正在奔赴火星和木星之间的小行星带,探测两颗人类以前从未尝试接触的天体——谷神星和灶神星,那将是迄今为止人类最为直观地观测小行星。大部分小行星都栖身在位于火星和木星之间的主小行星带里,其他小行星则围绕比地球距离太阳更近的轨道运行,不过它们中有很多都与行星拥有共同轨道。并非所有小行星都会老老实实呆在原处:太阳系里的一些小行星的轨道与行星轨道呈十字交叉。     

文化播报

NASA向全球学生征集小行星名字美国国家航天航空局(NASA)预计在2016年发射一颗名为"奥西里斯-雷克斯"的探测器前往代号为"1999RQ36"的小行星。目前,NASA正向全世界未满18岁的学生征集这颗行星的名字。据报道,"1999RQ36"是一颗近地小行星,科学家打算从其表面取回岩石及其他物质样本,希望找到有关太阳系起源以及孕育地球早期生命有机分子的线索。美国行星     

行星挥发分提取和分析

行星挥发分是指可以通过撞击、加热等物理过程从行星表面固体样品中分离出的气相物质.这些物质一方面对于研究太阳系的形成和行星及其卫星的演化至关重要,另一方面可以为深空探测提供资源.随着近几十年来对深空的探索,挥发分的探测结果也不断刷新人类对宇宙的认识.例如,月球极地冰的发现改变了对月球匮乏挥发分的印象;在火星上检测到疑似生物成因甲烷重燃了火星曾经存在生命的希望;67P彗星氢同位素探测指示地球上的水大部分来自小行星,而不是彗星.在深空探测中,高温热解炉是挥发分提取的主要手段,质谱分析是测试的主要方法.本文总结了深空探测中挥发分的提取方法和功能参数,并对比了挥发分测量质谱仪的性能指标.此外,本文还介绍了未来的深空探测任务用于挥发分探测的载荷.