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阿尔忒弥斯一号发射后美国国家航空航天局追逐小行星的太阳帆任务

天文学与空间 2023-02-23 11:21:14

由美国宇航局拍摄 NEA童子军由一个鞋盒大小的小型立方体卫星(左上)和一个薄的铝涂层太阳帆(左下)组成,太阳帆大约有壁球场地那么大

当飞船在阿尔忒弥斯一号上发射后,帆将利用阳光将立方体卫星推进到一颗小行星上(如图所示,右图)

信用:美国宇航局 美国宇航局的鞋盒大小的近地小行星探测器将与阿尔忒弥斯一号一起发射未折叠的测试飞行,它将追踪一颗将成为宇宙飞船造访过的最小的小行星

它将通过展开太阳帆来利用太阳辐射来推进,从而实现这一目标,这也是该机构的首次深空探测任务

目标是2020 GE,一颗尺寸小于60英尺(18米)的近地小行星(NEA)

直径小于330英尺(100米)的小行星以前从未被近距离探索过

该航天器将使用其科学相机进行近距离观察,测量物体的大小、形状、旋转和表面属性,同时寻找任何可能围绕2020通用电气的灰尘和碎片

由于该相机的分辨率低于每像素4英寸(10厘米),该任务的科学团队将能够确定2020 GE是否是固体——像一块巨石——或者它是否像它的一些较大的小行星兄弟(如小行星贝努鸟)一样,由聚集在以太中的较小岩石和灰尘组成

美国宇航局南加州喷气推进实验室的首席科学研究员朱莉·卡斯蒂略-罗格兹说:“由于地球观测站对近地天体的发现,NEA星探已经确定了几个目标,所有目标都在16到100英尺(5到30米)的范围内。”

“2020 GE代表了一类我们目前知之甚少的小行星

" 2020 GE首次观测是在2020年3月12日,由亚利桑那大学的Catalina天空调查,作为其为NASA行星防御协调办公室寻找近地天体的一部分

由美国宇航局先进探索系统部门开发,由阿拉巴马州亨茨维尔和JPL的马歇尔太空飞行中心开发,NEA斯科特是一项科学和技术演示任务,将增强该机构对小型近地天体的了解

它采用六单元立方体卫星外形,将作为10个二级有效载荷之一搭载在强大的空间发射系统火箭上,该火箭将于2022年3月在佛罗里达州的美国宇航局肯尼迪航天中心发射

然后,NEA侦察机将从连接火箭和猎户座飞船的适配器环上的分配器上展开

该任务将充当未来人类和机器人任务的灵活侦察兵,这些任务可能会利用小行星资源,并将获得关于这类NEA的重要行星防御见解

卡斯蒂略-罗格兹说:“尽管从行星防御的角度来看,大型小行星是最受关注的,但像2020 GE这样的天体要常见得多,尽管它们的体积较小,但可能会对我们的星球构成危害。”

车里雅宾斯克流星是由一颗直径约65英尺(20米)的小行星引起的——它于2月20日在俄罗斯城市上空爆炸

2013年11月15日,造成冲击波,震碎了整个城市的窗户,造成1600多人受伤

这和2020年的通用电气是同一个级别的NEA

低质量、高性能 了解更多关于小行星2020 GE的信息只是NEA星探工作的一部分

它还将展示用于深空探测的太阳帆技术

当飞船发射后从撒布器中释放出来时,它将使用不锈钢合金吊杆展开太阳帆,太阳帆将从一个小包裹扩展成大约壁球场地大小的帆,即925平方英尺(86平方米)

这种重量轻、像镜子一样的帆由比头发还细的塑料包覆铝制成,它将通过反射太阳光子——从太阳辐射的光的量子粒子——来产生推力

风帆将提供NEA·斯考特的大部分推进力,但是带有有限推进剂供应的小型冷气推进器也将有助于机动和定向

“这个项目的起源是一个问题:我们真的能使用一个微型航天器来执行深空任务,并以低成本产生有用的科学吗?”马歇尔任务的首席技术调查员莱斯·约翰逊说

“这是一个巨大的挑战

对于小行星定性任务,立方体卫星上根本没有足够的空间来容纳大型推进系统及其所需的燃料

" 阳光作为一种恒定的力量,所以一个装有大型太阳帆的小型航天器最终可以每秒行驶许多英里

根据约翰逊的说法,太阳帆是一种用于低质量和低体积航天器的高性能推进系统

NEA·斯考特将通过倾斜帆来改变阳光的角度,改变推力的大小和行进的方向,类似于船如何利用风来航行

2023年9月,小行星2020 GE将近距离接近地球,在来自月球的引力辅助下,NEA星探将聚集足够的速度赶上

在飞船靠近小行星一英里范围内之前,任务导航员将对NEA·斯考特的轨迹进行微调

卡斯蒂略-罗格兹说:“NEA星探可能会以每秒不到100英尺(30米)的相对速度完成有史以来最慢的小行星飞越。”

“这将给我们几个小时的时间来收集宝贵的科学资料,让我们近距离观察这类小行星的样子

" NEA·斯考特为未来的太阳帆做好了准备:美国宇航局的先进复合太阳帆系统将展示新颖的轻质吊杆,以便在2022年发射后从立方体卫星上展开太阳帆

在那之后,太阳能巡洋舰,一个18000平方英尺(近1700平方米)的太阳帆技术演示,将在2025年使用阳光向太阳传播,使未来的任务能够更好地监测太空天气

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