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中国科学家提揽星九天计划 要将百吨小行星带回地球

2018-08-09 08:41 浏览:    文章编辑:网络整理
摘要:揽星九天摘下星星送给你编者导读近期,中国科学院国家空间科学中心李明涛研究员团队联合多家优势单位提出了一

  揽星九天 摘下星星送给你

  编者导读

  近期,中国科学院国家空间科学中心李明涛研究员团队联合多家优势单位提出了一项名为“揽星九天”的大胆空间任务设想,计划在未来15-20年内捕获一颗外太空的小天体,操控其安全穿过稠密大气层,着陆地球表面无人区,期望将人类揽月摘星的梦想变为现实。

  这一设想的消息被新华社等媒体广泛报道。本版特邀请李明涛研究员撰文向读者详细介绍这一设想的具体内容。

“揽星九天”是对小天体进行科学探索、开发小天体矿产资源

“揽星九天”是对小天体进行科学探索、开发小天体矿产资源

  “摘星”任务要攻克四大关键技术

  俱怀逸兴壮思飞,欲上青天揽明月——古往今来,人类一直有着探索宇宙的壮志豪情。科技进步不断挑战极限,人类实现了一个又一个创举,创造了载人航天、登陆月球、地外天体取样返回等前所未有的宏伟工程。揽月摘星已经不再是单纯的幻想,在不久的将来有可能成为一个全新的科学现实。

  我们提出的“揽星九天”计划,任务目标是对小天体进行科学探索、开发小天体矿产资源,因此“揽星九天”计划提出将小天体整体捕获到地球表面无人区,进而利用地球上完善的设施对小天体开展研究和资源开发。

  与之前专家学者提出将小天体捕获到地球轨道或者拉格朗日点轨道不同,“揽星九天”计划是首个提出并科学论证将小天体捕获到地球表面的空间任务构想。由于需要匹配轨道速度,将小天体捕获到轨道上需要更多燃料。“揽星九天”计划,利用自然的大气阻力减速,操控小天体以安全的速度着陆在地球表面指定无人区,能够有效降低对燃料的需求。

  “揽星九天”计划核心是操控与地球“擦肩而过”的近地小天体,使危害小天体变为人类可以开发利用的资源。给小天体装上发动机,插上飞翔的“翅膀”,操控其安全进入地球轨道上空;给小天体穿上“拉风”防热减速“外套”,操控其安全着陆无人区,从而实现摘星计划。一次性可以拖回百吨级小天体,将颠覆目前公斤级的取样返回方式,大幅度降低单位重量样本的带回地球成本,促进规模级太空资源开发利用。

  要将“揽星九天”计划从任务构想变成现实,需要攻克四大关键技术。

  小尺寸小天体搜索发现技术

  基于目前的地基观测设施,目前已经发现了超过90%的直径140米以上的小天体。“揽星九天”计划的操控对象是直径为1-10米的小天体或者大尺寸小天体上的矿石。小尺寸小天体的搜索发现将为“揽星九天”计划提供更多的候选目标,可以从中选择具有高科学价值、经济价值的小天体作为操控对象。

  国际上提出了NEOCam等多项小天体普查空间任务概念,我国钱学森空间技术实验室提出了异构卫星星座用于小尺寸小天体的巡天普查。

  “揽星九天”团队也在探索实现低成本的小天体巡天普查新概念技术方案,期望能够以尽可能低的成本实现小尺寸小天体的搜索发现和精细光谱测量。

小天体操控平台概念设计图 (李明涛提供)

小天体操控平台概念设计图 (李明涛提供)

  小天体操控任务设计技术

  小天体操控任务设计主要解决捕获目标遴选、全程轨迹优化与制导、任务总体指标分配等问题。

  2015-2017年间“揽星九天”团队三次获得全国空间轨道设计竞赛冠军。基于在轨道优化领域多年的积累,“揽星九天”团队已经初步攻克了小天体操控任务设计难题,从已经编目的小天体数据库中找到了一颗适合操控的小天体。

2014 HB177轨道示意图

2014 HB177轨道示意图

  2014 HB177是一颗直径约6.4米的小天体,于2014年4月29日被美国夏威夷巡天望远镜发现。2014 HB177是Apollo类型近地小天体,近日点在地球轨道以内约1500万公里,远日点在地球轨道以外约5000万公里,轨道倾角相对黄道面约3.5°。该小天体会周期性穿越地球轨道,下次靠近地球发生在2034年,届时距离地球仅约20万公里。目前该天体的光谱类型不详,俄罗斯小天体监测机构估计该小天体重量约为385吨。

  经过计算分析,采用长征五号运载火箭,2029年发射,2034年可以将数百吨重的2014 HB177小天体带回地球。

  小天体操控平台设计技术

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