如何偏转小行星

2029年4月13日,一块冰冷的太空岩石,比埃菲尔铁塔更宽,以每秒30公里的速度在地球上奔跑,将地球的地球静态卫星区域放牧。它将b

2029年4月13日,一块冰冷的太空岩石,比埃菲尔铁塔更宽,以每秒30公里的速度在地球上奔跑,将地球的地球静态卫星区域放牧。

这将是接下来十年中最大的小行星之一穿越地球轨道的最接近的方法。

对埃及神的混乱之神的小行星的观察,称为99942 apophis,曾经建议其2029年的飞行将其通过引力钥匙孔(地球重力领域的一个位置),该地点会拉动小行星的轨迹,以便在其下一个Flyby,在其下一个Flyby中,在2036年,这可能会产生毁灭性的影响。

值得庆幸的是,最近的观察结果已经证实,小行星将在2029年和2036年都没有发生任何事件的地球上悬挂。然而,大多数科学家认为,如果一个人在与我们的家中遇到速成课程,那么考虑偏转小行星的策略永远不会太早行星。

现在,麻省理工学院的研究人员已经设计了一个框架,用于决定哪种任务最成功地偏转了传入的小行星。他们的决策方法考虑了小行星的质量和动力,它与引力钥匙孔的距离以及科学家们遇到的即将发生的碰撞的警告时间 – 所有这些都有一定程度的不确定性,研究人员也会考虑确定这些碰撞程度给定的小行星最成功的任务。

研究人员将其方法应用于Apophis,而Bennu则是另一项接近地球的小行星Bennu,它是Osiris-Rex的目标,Osiris-Rex是一项运营的NASA任务,计划将Bennu的表面材料样本归还2023年。由麻省理工学院的学生建造,也是该任务的一部分,其任务是表征表面上的丰富化学元素。在偏转Apophis和Bennu方面可能取得最大成功的任务,在各种情况下,小行星可能会朝着引力钥匙孔驶向引力。他们说,该方法可用于设计最佳的任务配置和运动,以偏转潜在的危险近地小行星。

该研究的首席作者桑格·沃克·佩克(Sung Wook Paek)说:“人们主要考虑了最后一刻的挠度策略,当时小行星已经通过了钥匙孔并正朝着地球碰撞。”航空和宇航员。 “我有兴趣在地球影响之前预防钥匙孔通道。这就像一次先发制人的罢工,少了。”

Paek在麻省理工学院的合着者是Olivier De Weck,Jeffrey Hoffman,Richard Binzel和David Miller。

偏转行星杀手

2007年,美国宇航局在向美国国会提交的一份报告中得出结论,如果小行星朝地球前进,则最有效的方法是将核弹发射到太空中。尽管地球将不得不与任何核辐射抗衡,但其爆炸的力将炸开小行星。使用核武器来减轻小行星撞击仍然是行星防御界的一个有争议的问题。第二种最佳选择是发送“动力学撞击器”,即航天器,火箭或其他弹丸,如果旨在旨在正确的方向,以足够的速度,应与小行星相撞,将其动量的一部分转移,然后将其偏离路线。

Paek解释说:“基本物理原理就像玩台球一样。”

然而,要使任何动力学撞击器成功,航空和宇航学和工程系统教授d de Weck表示,小行星的特性,例如其质量,动量,轨迹和表面组成,必须“尽可能地知道” 。”这意味着,在设计偏转任务时,科学家和任务经理需要考虑不确定性。

“任务成功的可能性是99.9%还是仅90%?当涉及到潜在的行星杀手时,您敢打赌。” De Weck说。 “因此,当我们设计任务作为不确定性水平的函数时,我们必须更聪明。以前没有人以这种方式看过这个问题。”

关闭钥匙孔

Paek和他的同事制定了模拟代码,以确定小行星偏转任务的类型,鉴于小行星的一系列不确定属性,它们将具有最佳成功。轻推小行星脱离路线的空间。其他变化涉及发送侦察兵以首先测量小行星以磨练弹丸的规格,该弹丸的规格稍后会发送,或者发送两个侦察员,一个用于测量小行星,另一个侦察员在较大的弹丸是在较大的弹丸之前稍微偏离小行星随后发射以使小行星小姐的地球几乎确定。

研究人员进入了模拟特定变量,例如小行星的质量,动量和轨迹,以及这些变量中的每个变量的不确定性范围。最重要的是,他们考虑了小行星与引力钥匙孔的距离,以及科学家在小行星通过钥匙孔之前的时间。

Paek说:“钥匙孔就像一扇门一样 – 一旦打开,小行星将不久之后就会影响地球,” Paek说。

研究人员测试了他们对Apophis和Bennu的模拟,这是仅有的少数小行星中的两个小行星,其引力钥匙孔相对于地球的位置是已知的。他们模拟了每个小行星和它们各自的钥匙孔之间的各个距离,并且还针对每个距离进行了一个“安全港”区域的计算,在该区域中必须偏转小行星,以避免对地球的影响并通过附近的任何其他钥匙孔。

然后,他们评估了三种主要任务类型中的哪种最成功,可以根据科学家必须准备的时间将小行星偏转到安全港。然后有足够的时间发送两个侦察兵 – 一个在发送主冲击器之前,在测试中测量小行星的尺寸,另一个用于稍微偏离轨道。如果在两到五年内发生钥匙孔通过,则可能有时间发送一个侦察兵来测量小行星并调整较大弹丸的参数,然后再将撞击器发送到转移小行星。如果Apophis在一年或更短的时间内通过其钥匙孔,Paek表示可能为时已晚。

Paek说:“即使是主要影响因子也可能无法在此时间范围内到达小行星。”

Bennu也是类似的情况,尽管科学家对其材料组成的了解更多,这意味着在发射弹丸之前可能不需要发送调查侦察兵。

借助团队的新仿真工具,Peak计划估算未来其他挠度任务的成功。

“与其更改弹丸的大小,我们也许能够更改发射的数量,并将多个较小的航天器发送到与小行星碰撞,一一碰撞。或者,我们可以从月球发射弹丸,或将已停产的卫星用作动力学撞击器。” Paek说。 “我们创建了一个决策图,可以帮助制定任务。”

这项研究得到了NASA,德雷珀实验室和三星文化基金会的支持。

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