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深空探测的意见建议

已有 1303 次阅读 2018-11-3 09:19 |个人分类:空间开发|系统分类:科研笔记| 深空探测, 小行星, 开发

深空探测研究是面向国家战略需求的基础研究之一,而对近地小行星的探测是深空探测的重要内容之一,启动近地小行星软着陆研究,有助于利用近地小行星的天然航行去探测火星;有助于为在不久的将来开采近地小行星的珍稀矿产;有助于防止近地小行星撞击地球;有助于落实国家重大战略需求。推动近地小行星的开发利用;加速航天技术创新;培植深空探测活力;扩展人类的生存和发展空间;助力我国挤身世界深空探测强国等方面都具有重要意义。

启动近地小行星软着陆研究,是为了顺应和利用近地小行星天然航行的自然规律,敲开深空探测的方便之门,去执行更多的深空探测任务。我国的嫦娥二号已近距离探测过图塔蒂斯号小行星,只需按近地小行星软着陆的要求,将类似于嫦娥二号的航天器改进为近地小行星软着陆探测器,便可将这种具有软着陆功能的探测器与近地小行星边接近边伴飞,巧妙利用95%以上的近地小行星重力小、或无重力、有磁性、运动速度慢至每秒约310千米的有利条件。在探测器与近地小行星伴飞过程中,选择恰当时机调整磁场极性与近地小行星的磁场极性相反,人为造成探测器与近地小行星相互吸引实施软着陆着陆时探测器的着陆面采用叉状弹簧减震,或采用磁场间歇调节的同性相斥以减缓着陆冲力,达到探测器缓缓降落在近地小行星上。该软着陆法可避免“隼乌”号探测器历经几次调姿才着陆成功,险些未沾着“糸川”小行星;也可避免“菲莱” 号着陆器撞入“67P”彗星时,反弹高达一公里,险些摔坏仪器的风险。

探测器对近地小行星软着陆成功,等于迈进了深空探测的方便之门。有利于开发利用近地小行星天然资源;有利于发现和筛选长870米,宽320米的适于远航的近地小行星,借这些近地小行星的天然航行,去实施我国的深空探测发展战略。而在具体操作中,且每实施一项都应待研制的探测器性能合格后才能执行,即成熟一项实施一项,稳扎稳打逐步推进。

经研究在软着陆的基础上逐步实施的方案依次为:探测器在近地小行星上软着陆之后,应保持探测器与近地小行星的磁场异性相吸,使探测器牢牢粘在近地小行星表面防止漂浮。这时探测器即可用叉状腿和轮交替移动到合适位置,在近地小行星的尾部安装像飞机那样用于转变方向的尾翼,用于有太阳风流动空间调控尾翼改变近地小行星运动方向;而探测器与近地小行星若进入无太阳风空间,则将探测器发动机点火,驱动近地小行星改变方向。待各项技术成熟,即可发射载人探测器登陆近地小行星,由航天员通过对探测器的操控,驾驶近地小行星的运动,这是借近地小行星的天然航行去执行深空探测任务,是否能够成功的关键

到了航天员操纵探测驾驶近地小行星的那一天,即可借近地小行星的天然航行,去探测火星、木卫三;可探明近地小行星的矿产,为开发某些近地小行星的珍稀矿产做准备;可操控有可能撞击地球的近地小行星离开地球而去,避免再发生6500万年前那样的灾难。待今后技术成熟,探测器可自取小行星的物质补充自身部分消耗,助力深空探测。比如:探测器可自动将冰融化水净化后供航天员饮用;将水电解的氧气补充密封仓耗氧;将水电解的氢气处理成发动机燃料,补充探测器远航的燃料需求。

国外从1959年苏联探月开始,深空探测的势头一直强劲不衰,先后有几个国家分别向月球、各大行星、甚至部分小行星及彗星发射了各式探测器,有的分别以逼近飞行、绕转飞行、硬着陆、软着陆、载人飞行,有的还自动照相、自动测量、采样带回等等。

美两国的火星探测兴趣一直很浓,但因火星距离太远,大型探测器前往火星受到限制,美国已经开始考虑借小行星的天然航行去探测火星及其它空间活动。比如:前不久美国宣布实施“小行星重定向任务” 利用无人航天器从一颗较大的小行星表面采集一块巨石,然后将其挪至月球附近供宇航员采样研究。此计划于2019年决定选择哪颗小行星为目标,2020年12月发射无人航天器。抵达目标后,航天器将在小行星的“晕轨道”上绕转一年左右,选择并利用机械臂采集一块直径4米的巨石,然后将其推入到稳定的绕月轨道上。2025年,两名宇航员将乘坐“猎户座”飞船,前往探索这块巨石。他们以此开启太空飞行的新时代,为在2030年前后实现载人登陆火星,正积极筹划“小行星重定向任务”。

可见,美国尚未研究出利用探测器与小行星磁场异性相吸实施软着陆的方案,而他们采用航天器抓取小行星的巨石,将其挪至月球附近有违天体运行规律,势必更难。在此关头,我国启动近地小行星软着陆研究,只要软着陆取得成功,我国的深空探测就迈出了关键性的一步,将助推我国挤身世界深空探测强国。




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