王艺睿 李明涛 周炳红

(中国科学院国家空间科学中心,北京100190)(中国科学院大学,北京 100049)

引言

太阳系内的小行星主要分布于火星轨道与木星轨道之间,也有一部分小行星会穿越地球轨道威胁到地球上的生命.诸多严重的小行星撞击地球事件(如6500 万年前的K-T 事件[1]、1908 年通古斯大爆炸事件[2]、2013 年车里雅宾斯克事件[3]等)已引发人类对于行星防御的关注.在能够对近地小行星提前预警的前提下,摧毁小行星结构或者偏转小行星轨道是避免其撞击地球的两种基本方式[4].目前已提出的防御手段主要有核爆[5]、动能撞击、激光烧蚀[6]、拖船[7]、引力拖船[8]、离子束牵引[9]等,其中动能撞击技术是目前最易实现且成熟度较高的手段.

动能撞击技术是指撞击器以一定的速度和角度撞击小行星,使小行星轨道发生改变.2005 年美国实施了深度撞击(deep impact)任务[10],任务释放一颗约370 kg 的撞击器,以约10.3 km/s 的相对速度撞击“Tempel 1”彗星的核,撞击后的3 年内该彗星位置变化了约10 km;双小行星重定向测试任务(double asteroid redirection test,DART)将于2021 年7 月执行,由一个约650 kg 的撞击器以约6.65 km/s 的相对速度撞击小行星Didymos 的卫星,预计产生0.8 ∼2 mm/s 的速度改变量(取决于动量传递因子的大小,动量传递因子用于描述溅射物对动量传递的影响[11]).Atchison 等[12]总结了DART 轨道设计需求,包括撞击日期、撞击角度以及为了满足光学需求的太阳相位角需求;Ozimek 和Atchison[13]研究了DART 轨道中逃逸段的月球借力方法;Atchison 等[14]介绍了DART的终端制导、载荷等信息.

早期对于动能撞击处置小行星的研究,多关……