深空撞击载荷总体技术分析与效能仿真
2021-03-16马鑫周琪李明涛1张会锁
马鑫,周琪,李明涛1,,张会锁
1. 中国科学院国家空间科学中心 中国科学院复杂航天系统电子信息技术重点实验室,北京 100400 2. 中国科学院大学,北京 101408 3. 中北大学 机电工程学院,太原 030051
深空撞击载荷是一种通过引爆自身携带火药,将爆炸成型弹丸以超高速(2 km/s以上)射向被探测小天体表面,制造人造撞击坑,暴露其表面风化层以下物质,为其他探测载荷开展探测或采样提供作业环境的高效式动能探测载荷。深空撞击载荷对探测小天体内部物质成分和结构特性具有重要意义。
深空撞击是进行深空天体探测及行星防御的有效手段之一,目前世界航天强国均在此领域展开了相关技术研究及实际撞击飞行任务。NASA于2005年开展了DEEP IMPACT(深度撞击)任务[1],通过一个较大的飞行器飞掠 Tempel 1彗星,释放一个较小的撞击器,直接撞击 Tempel 1彗星的慧核,撞击后飞行器对撞击喷射物质进行探测研究[2],其中,撞击速度约为10.2 km/s,撞击能量约为19千兆焦耳(相当于4.8吨TNT)[3-4];近年来随着小行星威胁地球事件的频繁出现,NASA与ESA联合提出了国际合作小行星撞击防御(asteroid impact & deflection assessment,AIDA)任务[5],任务的主要目标是测试飞行器撞击近地小行星任务的执行能力,测试小行星撞击后偏离特性测量任务的执行能力,其中DART飞行器作为撞击飞行器,撞击双小行星系统(Didymos)中的子行星(直径160 m),并由HERA飞行器对子行星环绕母行星的环绕轨道变化参量进行撞击效果测量[6],DART飞行器的撞击速度约为6.25 km/s。
2019年,备受世界瞩目的日本JAXA隼鸟2号已经顺利完成了对龙宫小行星表面的撞击任务[7]。……
