微型宇宙探测器群

 据英《新科学家》２００１年１月６日报道 :美国航天科学家们从社会性昆虫（如蚂蚁遍地搜食物蜜蜂到处采蜜）的活动中得到启示 ,计划用成百上千个微型宇宙探测器组成集团军进行小行星探测。在太阳系 ,除了有九大行星外 ,还有数量多达几千个的小行星。这些小行星中可能有丰富的矿物和水资源。分布在火星和木星轨道之间的小行星数量占大多数 ,形成所谓小行星带。如果派遣单个的宇宙飞船去探测小行星带中某个小行星 ,其效率之低是可想而知的。目前 ,ＮＡＳＡ的研究人员计划发射约１０００个微型宇宙探测器探测小行星带。这些微型探测器可以降落在直径大于１公里的小行星上 ,在那里寻找矿物和水资源。     

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。     

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。     

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。     

黎明号向小行星进发

2007年9月27日，天文学家期盼已久的美国“黎明号”（Dawn）小行星探测器由德尔他2号火箭发射升空，开始它历时8年、总计近50亿千米的星际探索之旅。黎明号将远赴火星和木星之间的小行星带，分别在2011年和2015年先后探测灶神星（Vesta）和谷神星（Ceres）这两颗人类以前从未尝试接触的著名小行星，因为它们不仅是“羊群中的骆驼”——在火星和木星间的小行星带中个头名列前茅，还因为它们与小行星带里的其他天体存在着显著差别。     

双体小行星探测协同光学导航方法研究

双体小行星探测已成为当前深空探测的重要领域,提高双体小行星探测器的导航精度是该领域的研究重点之一.本文以球体-椭球体的双体小行星模型为背景,设计了一种基于双探测器对双体小行星光学观测信息和星间测量信息的自主协同导航方案.考虑到从星相对于主星的位置不确知会影响探测器的导航精度,本文设计了对从星状态进行扩展估计的导航滤波器.特别地,通过分析导航系统的可观测度和轨迹约束,本文重点研究了导航观测几何构型并优化导航信息,实现探测器和双体小行星的最优构型配置,从而使探测器沿优化轨迹飞行时导航性能最优,最后通过仿真分析并验证探测器沿优化轨迹飞行时的导航性能.以上研究方法和仿真结果可为我国未来小行星探测提供参考和支持.     

漫游太阳系的使者

 在人类开始仰望星空之前,沧海桑田,星空就是那个星空。但当人类有能力把探索的触角伸出地球后,寂静的星空开始变得喧闹起来。最近数十年,人类除了发射各类空间望远镜窥探宇宙深处之外,还不断发射各类探测器,对太阳系内的行星、矮行星、小行星和其他天体开展探测工作。这些工作不仅使我们对太阳系有了更加全面的了解,也逐步为我们揭开了太阳系的起源和演化之谜。     

“信使”号携带三件法宝起飞即将破译水星六大谜团

月球、火星、土星,人类探索宇宙的脚步一步一步地迈向宇宙深处。现在,科学家的脚步又迈向了最靠近太阳的星球——水星,完成这光荣任务的是近期发射的“信使”号探测器。人类第一艘环绕水星的探测器美国国家航空航天局发射的“信使”号探测器是人类第一艘环绕水星的探测     

基于天文测角测速组合的小行星探测器自主导航方法

自主导航是保障深空探测任务顺利实施的关键技术之一,本文针对小行星探测器在实际工程任务中对天文自主导航能力的需求,提出了天文光谱测速结合天文图像测角的组合自主导航方法,实现小行星探测器连续自主、实时高精度导航.以主带小行星谷神星探测任务为背景,分析了本文所提出的组合导航方法的可观测性,并基于UKF算法,给出了组合导航系统仿真分析.仿真结果表明,组合导航系统的可观测性更好,对比传统的地面无线电导航或者测角导航方法,导航结果精度更高、实时性更优,可为小行星探测器变轨修正等提供准确的导航信息.本文所给出的组合导航方法有效可靠、工程实现简单,为我国小行星探测工程任务及后续深空重大任务的实施提供参考.     

“隼鸟”采样成功

2005年11月26日，探测器“隼鸟”成功着陆小行星“丝川”，并发射金属球采集了小行星岩石碎片。一部分探测成果在11月接连发表。在使用可见光多波长照相机拍摄的图像中可看到在“丝川”的表面尽是块状岩石。本文将以这些图像为中心介绍这次科考成果。[编者按]     

地球生命来自太空陨石

最近，火星探测的热潮激起了大家对探索生命起源的兴趣，科学家在火星上也发现了类似于地球的陨石坑。不少科学家推测，生命可能起源于这些陨石坑。于是，人们又把生命起源的目光投向那些可能撞击地球和火星的彗星和小行星。现在，一种时髦的理论认为，是来自太空的携带有水和其他有机分子的彗星和小行星撞击地球后，才使地球产生了生命。     

天山射电实验探测极高能中微子和宇宙线

宇宙中微子正开启一个电磁波观测宇宙之外的全新窗口.然而,传统的中微子探测手段由于造价过高,导致探测器有效面积不足或观测时间有限等问题,不便于进行高能中微子(一般认为能量大于1015 eV为超高能,能量大于1018 eV为极高能)的观测.射电阵列,采用造价低、全天候观测的射电天线,可以建造大面积的观测阵列,达到极高能中微子天文学和极高能宇宙线探测所需的高灵敏度.在科技部国家重点基础研究发展计划项目"宇宙第一缕曙光探测"的资助下,原型阵列TREND(天山射电探测中微子探测器)在2011–2012年的运行过程中取得了重要的成果,仅依靠单极化接收天线阵列,首次证明了不依赖于传统粒子探测器的自触发射电探测方式可以对高能粒子大气簇射进行有效探测.我们计划建造一个巨型天线阵列GRAND,这将是世界上1017 eV以上最灵敏的高能中微子望远镜,可以对高能中微子进行有效的观测.     

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。     

“不死鸟”历险记

<正>"隼鸟号"是世界上第一个成功带回小行星物质的探测器,在宇宙中历时7年,飞越了60亿千米的路程,经历种种艰辛完成各项任务。"隼鸟号"是一颗以小行星为目标的探测器。小行星就是指那些也绕着太阳转,但个头比行星小好多的天体,实际上它们比月球还要小很多。小行星上存在着许多矿物元素,这些元素可能是太阳系形成过程中残留下来的一些"印记",研究小"隼鸟号"的住务1验证离子发动机1000小时以上的工作能力。离子发动机是一种使用电力喷出阳离子流而产生推动力的发动机。2验证其"行星引力借力加速"能     

外星文明是啥样

在本刊前几期中我们谈到,许多科学家都相信,宇宙中存在着外星世界和外星人,而且这些居住外星人的外星世界,在宇宙中数量非常少,只是凤毛麟角。有人估计,每100万颗天体中,平均可能只有1.8个拥有文明世界。但鉴于宇宙中天体数量是如此之庞大,仅我们的银河系就有约2000亿颗天体,所以外星世界的数量仍然不是一个小数。     

双黑洞并合引力波探测评述

 2016 年2 月11 日,美国科学家宣布首次直接探测到了引力波,本文介绍了此次引力波探测的背景、LIGO 探测器设备、探测结果的可信性分析以及LIGO 下一步的探测计划。     

恐龙末日大揭秘

<正>"行凶者"背景这颗肇事小行星的年龄跟地球差不多,但大部分时候,它都待在火星和木星之间的小行星带中——那儿有上亿颗小行星。科学家推测,恐龙灭绝前的几百万年,小行星带中的某次集体相撞事件,使这颗小行星脱离了轨道,踏上摧毁恐龙帝国的亡命之旅。科学家推测,6600万年前,一颗小行星不知好歹地撞击了地球,使得称霸地球1.35亿年之久的恐龙王朝不幸——GAME OVER我知道,以上信息对你而言不新鲜。那么,来思考下一个问题:恐龙们是怎么死的?     

语言影响人脑认知世界

1月15日，美国宇航局“星尘号”探测器的返回舱在犹他州沙漠中成功着陆。这是人类太空探测史上第一次获取彗星物质和星际尘埃样品，为此，“星尘号”探测器在历时7年的飞行中共飞越了48亿千米的路程。此项飞行计划共耗资2．12亿美元。科学家称，“星尘”号将带回上千个彗星尘埃的样本。这些样本十分微小，直径比一根头发丝还细，因此只能在显微镜下进行研究。     

从月球背面到深邃宇宙——2018年太空探索主要进展评述

 2018年,人类在太空探索方面取得重要进展。中国“嫦娥四号”探测器成功登陆月球背面,着陆点位于南极艾特肯盆地的冯·卡门撞击坑,实现人类航天器首次登陆月球背面;之后,中国探月工程将在完成月球采样返回后,朝着建设月球科研站的方向前进。在火星探测方面,重点是回答火星上是否曾经有过适宜生命生存的环境及其持续时间,而中国的火星探测器已在研制中,将于下一发射窗口发射升空。在引力波探测方面,中国启动以地面观测为主的阿里原初引力波探测计划以及以空间观测为主的天琴计划和太极计划,有望在这一领域做出重要贡献。多信使探测宇宙、寻找太阳系外的宜居行星是天文和天体物理领域的研究前沿和热点领域,正在酝酿新的突破。     

小行星探测近轨操作的轨道动力学与控制

探测器接近小行星后开展的逼近、伴飞/绕飞和悬停等一系列近轨操作是实现小行星采样返回等任务活动的前提和关键.本文结合我国未来小行星探测任务构想,以弱引力快自旋小行星2016 HO3为背景,针对其近轨操作过程中的轨道动力学与控制问题开展研究.首先,针对逼近段,考虑路径约束和视线角约束,采用滑移制导律设计了小行星多脉冲逼近轨道,并提出了一种抗扰动的重构迭代逼近策略;其次,为了实现小行星物理特征的初步测量,分别设计了探测器相对小行星的伴飞轨道和慢飞越轨道,建立了伴飞距离与伴飞速度间的联系,发现了飞越速度随飞越高度和飞越时间的变化规律,并给出利用慢飞越实现小行星全球观测的轨道设计方法;最后,研究了考虑太阳光压等摄动力作用和模型不确定情况下的小行星定点与区域悬停控制,设计了自适应鲁棒控制律并证明了其稳定性,为小行星的局部区域精细探测提供条件.以上研究可为我国未来的小行星探测任务提供参考和借鉴.