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大量的轨道传感器可绘制小行星表面的地图

2024-07-14科学

艺术家对美的任务的描绘

似乎每个月都有一个新的故事出现,宣布发现了数千颗新的小行星。从地面甚至太空望远镜追踪这些小天体有助于追踪它们的整体轨迹。但是使用这种「遥感」技术来了解它们的构成要困难得多。

为了做到这一点,许多项目都与小行星本身有了更近距离的接触,包括斯坦福大学的西格丽德·埃尔肖特博士和她的同事们的一个项目,该项目在2018年得到了美国宇航局高级概念研究所的支持。它使用一套先进的等离子体传感器,利用一种独特的现象——流星体撞击,来探测小行星的表面成分。

这个项目被称为小行星探测的小行星撞击探测(MIDEA),其架构最近变得更加突出——一群小卫星围绕着一艘母船协调。在这种情况下,这些小卫星是等离子体传感器,有一个特定的目的:探测小行星被流星体撞击后碎片羽流的特征。

这些影响比你想象的要频繁得多。据作者估计,他们可以在大约50天内绘制出一颗小行星表面组成的地图,分辨率降至1米。这是在考虑到由于轨道限制和其他考虑而导致的探测减少之后。

那么这个架构是如何工作的呢?首先,将有一个主航天器,最初设想为立方体卫星,重约50公斤。它将使用标准的立方体卫星推进系统,比如离子驱动,来到达小行星。一旦到达那里,它将在离地面几百米的上空盘旋,部署一系列小型传感器卫星。

根据论文中的计算,这些传感器卫星将重约250克,允许它们使用传统材料,如刚性PCB板,而不是没有多少飞行历史的柔性材料。每颗小行星上都有一个传感器,无论它在轨道上的哪个位置,它的工作都是面对小行星。

这项航天工程的壮举是棘手的,因为它还需要将其太阳能电池阵列指向太阳,以确保它们提供1-5瓦的能量来运行传感器和通信阵列。

每颗传感器卫星还将采用一种名为「可控反射率」的姿态控制技术。卫星将调整传感器的指向方向,通过驱动一个反射表面朝向或远离太阳,并利用反射压力将自己指向正确的方向。

一系列这样的传感器是必要的,以便从尽可能多的不同角度捕捉流星体撞击产生的任何羽流,从而使传感器能够收集尽可能多的数据。然后,传感器将数据中继到中央集线器航天器,该航天器可以整理数据流并将完整的包裹发送回地球。在地球上,可以使用飞行时间质谱仪分析这些数据,以确定羽流的组成,从而确定它来自地球表面的部分。

虽然这在理论上听起来相对简单,但在实践中,仍有许多未知的问题需要解决,包括如何控制一颗小行星周围轨道上所有不同的卫星。这将包括一个可以帮助实现其他子系统的总体体系结构设计。

但目前,由于美的尚未获得NIAC的第二阶段拨款或任何其他来源的资金,该开发被搁置。也许有一天,我们附近的数千颗小行星将成为成群的小型轨道飞行器或它们自己的目标。