李涛,覃金贵,任磊生,李毅

(中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所,绵阳 621000)

1 引言

太阳系中除了八大行星等大质量天体外,在火星和木星轨道之间还分布着大量小行星。其中,轨道接近地球的小行星统称为近地小行星,其轨道半长轴小于1.3个天文单位 (AU)。根据小天体中心网站 (https://www.minorplanetcenter.net)的数据,目前已经发现了27504颗近地小行星,其中,有2203颗小行星和地球的最小轨道交会距离小于0.05AU,平均直径大于140m,被称为潜在威胁小行星 (PHA)。它们有可能会与地球发生危险交会,甚至撞击地球,造成巨大破坏。1908年,一颗直径50m的小行星在俄罗斯西伯利亚通古斯上空爆炸解体,损毁了超过2000km2的原始森林[1]。2013年,一颗直径约20m的小行星在俄罗斯车里雅宾斯克上空解体爆炸,造成约1500人受伤,3000栋房屋受损[2]。当撞击地球的小行星尺寸较大时,则会造成灾难性后果[3]。随着人类对近地小行星危害的认识逐渐深入,关于行星防御问题的研究也日益得到重视,相继有核爆偏离、引力拖船、动能撞击等多种行星防御方案被提出来,其中,直接动能撞击是目前而言技术成熟度最高、最有可能实现的防御方案[4]。

动能撞击是指利用撞击器对小行星进行超高速撞击,使其获得速度增量并偏离原来的轨道,从而避免与地球轨道交会。在动能撞击防御方案中,涉及撞击器从地球发射到实施撞击的轨道设计、任务实施过程中的深空通信、撞击过程的动量传递以及撞击后效的观测评估等各方面问题的研究。……