过刊目录

• 
• 2022年, 22卷, 第3期
  刊出日期：2022-09-30

    

  ---

• 全选
  |

• Select
  近地小行星防御中的行动准则和在轨处置阈值^*

  龚自正, 宋光明, 张品亮, 任思远

  2022, 22(3): 1-4. https://doi.org/10.19963/j.cnki.2096-4099.2022.03.001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  小行星撞击事件频发,是人类共同面对的重大潜在威胁。基于监测预警数据研判撞击风险,制定适用于不同撞击风险场景的行动准则和在轨处置阈值,对近地小行星撞击威胁应对具有决定性指导作用。本文介绍了SMPAG推荐的应对行动准则和NASA给出的最新应对基准。综合考虑撞击概率、撞击灾害、在轨处置可行性、任务实施成本等,提出了新的应对行动基准建议。可为近地小行星撞击威胁应对行动提供参考。
• Select
  OTM/HOTM极限力学仿真在小行星防御中的应用

  廖祜明, 龚自正, 宋光明, 樊宗岳, 杨宏涛, 黎波

  2022, 22(3): 5-18. https://doi.org/10.19963/j.cnki.2096-4099.2022.03.002

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  小行星撞击地球是人类生存面临的重大威胁之一,减缓或避免小行星撞击是学术界和国际社会关注的热点问题。动能撞击、侵彻爆炸或激光烧蚀是当前小行星防御的几个主要手段,其涉及超高速撞击、极限条件下的热-力-化学强耦合等现象。高效高精度预测行星材料在极限热力学条件下的动态响应机制是开展计算仿真的难点,其对计算方法、材料模型与高性能计算都提出了极大的挑战。本文介绍了描述极限条件下材料超大变形、熔化气化、流固与热流固耦合、自由表面、多体接触、碎裂、层裂与碎片云等复杂物理现象的多物理场、多尺度强耦合的OTM/HOTM最优运输无网格系列方法,并初步探讨了基于此方法发展的ESCAAS极限力学仿真平台在小行星防御中的应用,为动能撞击等小行星防御手段提供相关理论与技术支撑。
• Select
  动能撞击偏转小行星的动量传递效率数值仿真研究

  陈鸿, 李毅, 邹胜宇, 周浩

  2022, 22(3): 19-25. https://doi.org/10.19963/j.cnki.2096-4099.2022.03.003

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  动能撞击是偏转潜在危险小行星的一种可行手段,动量传递效率是衡量动能撞击偏转效果的主要指标。基于美国国家航空航天局(NASA)的DART试验场景,采用自研的冲击动力学仿真软件NTS开展动能撞击偏转小行星数值仿真,分析材料拉伸强度和孔隙率对动量传递效率的影响。仿真分析发现:材料拉伸强度越高,撞击坑尺寸越小,反溅碎片总质量越小,动量传递效率越低。在孔隙材料中冲击波会快速衰减,导致动能撞击破坏区域减小,孔隙率越高,反溅碎片总质量越小,动量传递效率越低。
• Select
  近地小行星防御问题中的几何力学与控制研究进展^*

  刘世兴, 史东华, 陈菊, 易中贵, 王本亮, 龚自正, 郭永新

  2022, 22(3): 26-36. https://doi.org/10.19963/j.cnki.2096-4099.2022.03.004

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  应对近地小行星撞击风险,开展小行星防御问题研究是未来国际天文界、航天界等多个领域所面临的重大科学和技术挑战。本文以面向近地小行星防御问题为背景,系统介绍了几何力学与控制研究及其在该领域的应用现状和前景,并根据小行星防御的实际问题,提出了“一来,二去,三绕,四控”的近地小行星防御策略和相关的亟待解决的科学问题,阐明了几何力学与控制在该防御策略下的重要作用,为近地小行星的防御理论提供了一种新的理论基础,为我国建设近地小行星防御系统提供理论参考。
• Select
  小天体高速撞击溅射的接近观测风险分析

  焦艺菲, 程彬, 宝音贺西

  2022, 22(3): 37-45. https://doi.org/10.19963/j.cnki.2096-4099.2022.03.005

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目前发现的近地小天体数以万计,它们可能与地球相撞并引发区域级的灾难,使用航天器高速撞击小天体使其偏离轨道是目前防御小天体的最有效可行的手段之一,而对撞击过程进行抵近观测是理解撞击机理、评估防御效能的关键环节,但该过程所溅射出的大量高速碎片将对接近观测的安全性构成严重威胁。本文使用完全自主知识产权的小天体高速撞击数值模拟软件THU-SPHSOL对撞击过程进行数值仿真研究,结合我国即将开展的小行星撞击防御任务和接近观测的安全性需求,研究了均质岩石小天体的高速撞击溅射过程,以及不同撞击角度对溅射结果的影响,分析了高速溅射碎片的空间分布情况和观测相机的安全区域。研究结果将为我国即将开展的小行星撞击防御任务提供重要参考。
• Select
  行星轨道动力学在动能撞击 在轨处置中的具体应用^*

  陈媛媛, 胡寿村, 李鑫冉, 李彬, 赵海斌

  2022, 22(3): 46-59. https://doi.org/10.19963/j.cnki.2096-4099.2022.03.006

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  行星轨道动力学在行星防御在轨处置空间任务中具有重要的作用。对于其中的动能撞击实验任务,无论是前期的效果仿真,还是后期的数据处理,近地小行星的高精度轨道推演都将提供基础的保障作用。基于太阳系动力学模型的小行星历表将提供近地小行星的轨道瞬时位置,为计算工程指标之一——小行星轨道偏离量提供重要支撑。本文首先给出了小行星历表通用的动力学模型,讨论了各摄动因素造成的量级影响。之后利用上述模型,针对具体假设案例,分别从小行星历表精度、撞击时刻及方向、可观测性和威胁改变四个方面对撞击效能及工程的可实施性做了综合评估。
• Select
  小行星动能防御精确相对导航与制导方法研究

  普渝皓, 程实, 陈杨

  2022, 22(3): 60-69. https://doi.org/10.19963/j.cnki.2096-4099.2022.03.007

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  美国“双小行星重定向测试”(DART)任务实现了人类首次近地小行星动能防御在轨演示验证,对人类未来主动应对近地小行星防御具有里程碑意义。根据文献中的公开报道,DART任务采用了EKF算法作为相对导航的滤波算法,采用忽略相对加速度的模型进行制导指令计算。本文首先对公开文献中提及的算法进行分析,然后对导航和制导方法进行了改进:利用目标天体视线角测量信息设计了自主相对导航方法,实现对B平面内位置和速度的快速精确估计;利用自主相对导航信息,设计了考虑引力加速度的投影脱靶量制导方法,实现了高精度交会。最后以真实小行星Bennu为目标设计典型任务场景,并考虑多种误差源,进行仿真验证。数值仿真结果表明,本文提出的方法可以在典型小行星防御场景下实现5.22m(3σ)的交会精度,适用于更小尺寸的目标和更高精度的交会任务。