段耀武, 刘辉, 韩柠, 柳澍暄

(北京控制与电子技术研究所, 北京100038)

1 引言

在天文学上, 将轨道近日点距离在1.3AU(1AU=1.496×108km) 以内的小行星称为近地小行星(NEA)。 近地小行星的尺寸从只有几米的小“流星体” 到更大的直径几公里的天体。 当近地小行星“坠入” 地球大气层时, 直径较小的将无害地碎裂, 而直径较大的会造成局部或者全球破坏。 为了应对小行星撞击的风险, 需要建立有效的小行星防御系统。 目前美国、 俄罗斯等传统航天强国已经率先建设了近地小行星监测预警的相关基础设施, 我国也正在快速推动中国行星防御系统的建设和相关关键技术的攻关工作。 目前按照体系的布局分为: 监测预警、 在轨处置、 灾害救援、 国际合作四大板块。 其中在轨处置是实现主动应对小行星撞击风险的关键[1]。

应对小行星撞击风险的在轨处置方式主要可以分为两类: 一是瞬时作用, 利用动能撞击技术改变小行星轨道或利用核爆炸使小行星轨道偏转; 二是长期作用, 通过电推进来改变小行星轨道或利用激光烧蚀技术改变其轨道[2,3]。 当前,动能撞击是最为成熟的在轨处置手段。 美国继2005 年7 月4 日发射“深度撞击” (Deep Impact)探测器成功撞击了 Tempel-1 彗星之后, 于2021年在“深度撞击” 成功的基础上发射了“双小行星重定向测试” (DART) 航天器, 且于2022 年9月27 日在距地球1140 万千米处撞击双星小行星Didymos-Dimorphos 的次星Dimorphos, 成功地验证了动能撞击的可行性。 显然, 在深空尺度上实现对小目标的高精度、 高速撞击, 对制导控制系统提出了很高的要求, 而精确制导技术也是决定任务成败的核心关键。……