全球首个小行星防御技术验证任务启航( 二 )


探测器的通信系统采用径向线槽阵列(RLSA)天线 , 这种低成本、高增益天线以紧凑、平面的形式实现高效通信 , 还携带两个低增益天线作为通信补充;其航电系统采用一个单板计算机和一个接口模块 , 两者都具有基于现场可编程门阵列的电子设备 , 为探测器的导航、图像处理、通信和推进系统提供灵活的控制和数据处理 。
图4 DART探测器构型图
此外 , DART探测器还携带了一颗意大利立方星(图5) , 该立方星的配备可对小行星进行远距离成像的窄视场全色相机 , 以及对小行星进行多色分析的宽视场彩色相机 , 用于监测探测器撞击“戴莫福斯”时发生的所有情况 。
图5 意大利立方星示意图
3.任务重要里程碑
2017年6月
DART探测器所用的卷轴式太阳能帆板完成国际空间站上的测试;同年 , NASA批准探测器从概念开发阶段转入初步设计阶段;
2018年8月
DART探测器进入最终设计、建造和组装阶段;
2019年4月
NASA选定SpaceX“猎鹰”9运载火箭发射DART探测器;
2020年3月
探测器的电推进系统完成性能和环境测试;
2020年5月
喷气洛克达因公司向NASA交付探测器的电推进系统;
2021年11月
DART探测器由“猎鹰”9运载火箭成功发射;
预计
DART将于2022年9月到达“戴迪莫斯”双小行星系统 , 并以大约6.7km/s的速度撞击“戴莫福斯” 。
4.任务运行
通过使用电推进 , DART探测器能够在任务时间上获得很大的灵活性 , 并拓宽了发射窗口 , 同时也降低了运载火箭的发射成本 。 采用NEXT-C离子推进发动机 , DART探测器将会盘旋着冲出地球同步卫星轨道和月球轨道 , 到达一个逃逸点 , 离开地-月系统前往“戴迪莫斯”双小行星系统 。 DART探测器将于2022年9月26日~10月1日之间的某个时间撞击“戴迪莫斯”的卫星“戴莫福斯” , 届时“戴迪莫斯”双小行星系统距离地球1100万千米以内 。
预计撞击过程:
撞击发生前10天 , DART探测器将在距离“戴莫福斯”约55km处释放1颗意大利立方星作为观测平台 , 使用机载相机拍摄 , 并传输撞击过程图像 。
撞击前数小时 , DART探测器将开启机载侦察与光学导航小行星相机实施导航 , 并采用“小天体机动自主实时导航”算法的导航软件自主瞄准目标小行星 。
撞击时 , DART探测器将以超过6.7km/s的速度与“戴莫福斯”卫星相撞 。
据NASA估算 , 在DART探测器撞击“戴莫福斯”后 , 该卫星将靠近“戴迪莫斯”小行星 , 从而导致卫星轨道周期减少数分钟 。
图6 DART探测器撞击小行星“戴莫福斯”示意图
三、结束语
DART任务是人类对行星防御技术的首次深空验证 , 所采用的动能撞击技术 , 从目前技术发展角度来说是一种较为简单可行的近地小行星防御技术 , 但防御效果因近地天体大小而不同 。 一是在紧急情况下 , 可发射动能撞击器 , 对小尺寸近地小行星执行撞击任务 , 使其偏离撞击地球的轨道;二是动能撞击技术对于大尺寸近地小行星的撞击效果有限 , 对于偏转其轨道作用较小 。
【全球首个小行星防御技术验证任务启航】DART任务所验证的技术 , 即可作为威胁地球安全的来袭近地天体防御技术 , 其发展的相关能力与技术又具有较强的军事应用潜力;此外对多项深空关键技术的验证 , 也将为后续深空探测器应用以及小行星资源开发利用奠定技术基础 。

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