【光明日報】“北理工豐碑”之六： 揭秘小天體 ——北京理工大學(xué)深空探測之掠影
發(fā)布日期：2010-07-06 閱讀次數(shù)：
作者：王穎 來源：《光明日報》2010年7月5日 摘編：黨委宣傳部 國慶
原文鏈接：http://www.gmw.cn/content/2010-07/05/content_1169605.htm
北京理工大學(xué)有著航空航天研究輝煌的歷史。上世紀(jì)50年代為我國“兩彈一星”事業(yè)做出了重要貢獻(xiàn)。進(jìn)入二十一世紀(jì)，從載人航天工程到嫦娥工程都體現(xiàn)了北京理工大學(xué)執(zhí)著不息的探索。學(xué)校于2006年成立了宇航科學(xué)技術(shù)學(xué)院，2008年重組宇航學(xué)院（包括“航空宇航科學(xué)與技術(shù)”和“力學(xué)”兩個一級學(xué)科博士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)和博士后流動站，下設(shè)飛行器工程系、飛行器控制系、發(fā)射與推進(jìn)工程系和力學(xué)系）。同時為加速深空探測領(lǐng)域研究工作的開展，成立了深空探測技術(shù)研究所，重點(diǎn)開展小天體探測相關(guān)技術(shù)的研究。
小天體是指圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)但不符合行星和矮行星條件的天體，主要包括小行星、彗星等，探測小天體可對研究太陽系形成、行星演化、地球和生命起源等提供重要線索；同時對掌握小天體運(yùn)動規(guī)律、避免小天體碰撞地球具有重要意義。
6500萬年前，一顆直徑約10公里、質(zhì)量為100億噸的小行星撞擊到地球表面，造成當(dāng)時全球氣候、環(huán)境、生態(tài)的災(zāi)變，使恐龍及其他生物種類滅絕。目前美國國家航空航天局(NASA)、歐洲空間局（ESA）和一些相關(guān)機(jī)構(gòu)都在對那些可能危及地球的小天體加強(qiáng)監(jiān)測跟蹤，尋找避免小天體碰撞地球的解決方案。
北京理工大學(xué)科研人員針對深空探測中的小天體目標(biāo)，開展了軌道設(shè)計與優(yōu)化、自主導(dǎo)航與控制、小天體軌道改變方案等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，并于2010年初通過國家航天局，向國際“近地天體問題工作組”提交了我國在小天體領(lǐng)域開展研究工作的進(jìn)展報告。
小天體探測是21世紀(jì)深空探測活動的主要內(nèi)容之一，北京理工大學(xué)研究者提出了我國開展小行星探測的多目標(biāo)多任務(wù)探測方案總體思路——即選擇I-var小行星為主要環(huán)繞或著陸探測目標(biāo)，在到達(dá)Ivar小行星之前，中途從兩顆小行星附近飛過，通過攜帶的科學(xué)儀器對其進(jìn)行遙感和遙測，這是我國第一個“一探三”的小行星探測總體方案構(gòu)想。
為實(shí)現(xiàn)“一探三”小天體探測，研究人員對飛行歷程進(jìn)行了周密規(guī)劃：
2016年9月，小天體探測器從地球出發(fā)，進(jìn)入星際飛行軌道，2017年7月，到達(dá)Reiji小行星，進(jìn)行相應(yīng)的科學(xué)探測；之后探測器上攜帶的發(fā)動機(jī)點(diǎn)火，進(jìn)行一次深空機(jī)動，使探測器于2018年7月回到地球附近,利用地球引力的作用,改變探測器的飛行軌道，使其于2019年7月飛過Ivashov小行星；之后再次進(jìn)行發(fā)動機(jī)點(diǎn)火，改變探測器的飛行方向，使其可以在2020年6月與目標(biāo)小行星I-var交會，并進(jìn)行減速制動，進(jìn)行環(huán)繞探測或著陸探測。另外對于選擇的Ivar小行星，在2021年9月還會出現(xiàn)一次較佳的探測器發(fā)射機(jī)會。
相關(guān)成果刊登于Earth，Moon and Planets、Journal of Guidance Control and Dynamics、Advance in Space Re-search和《中國科學(xué)》等雜志。
在接近形狀不規(guī)則、質(zhì)量分布不均勻、物理參數(shù)不確知的小天體時，如何安全、準(zhǔn)確地登陸到目標(biāo)表面呢？國家國防科技工業(yè)局科技委主任欒恩杰院士形象地將其歸結(jié)為“雙零條件”，即，“登陸”小天體時探測器和目標(biāo)小天體的相對速度和相對距離需要同時趨于零。日本于2003年發(fā)射的“隼鳥”號小行星探測器經(jīng)過七年的艱難太空旅行，于2010年6月13日返回地球，完成了人類首次小行星采樣返回任務(wù)。但是由于“登陸”小行星時沒有滿足“雙零條件”，導(dǎo)致“隼鳥”號沒能按照計劃于2007年夏季返回地球。北京理工大學(xué)科研人員完成了可進(jìn)行“登陸”過程模擬與演示的半物理仿真試驗系統(tǒng)。在下一個五年計劃，北京理工大學(xué)將提出我國首個登陸小行星采樣的“生物之星”任務(wù)目標(biāo)與軌道方案。
值得關(guān)注的是，月球探測的成功實(shí)施邁出了中國開展深空探測的第一步。目前，北京理工大學(xué)正在與國內(nèi)外相關(guān)研究機(jī)構(gòu)開展合作，對多任務(wù)多目標(biāo)小行星探測方案、火星與小行星聯(lián)合探測方案、基于我國月球探測工程后續(xù)任務(wù)的小行星探測方案開展論證工作。截止目前，崔平遠(yuǎn)教授又收到了參加2011年國際宇航科學(xué)院行星防御會議規(guī)劃委員會的邀請。我們相信在不遠(yuǎn)的未來，作為“登陸小天體”的重要成員，我國的小天體探測之夢一定會實(shí)現(xiàn)。
分享到：
