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大量的軌域傳感器可繪制小行星表面的地圖

2024-07-14科學

藝術家對美的任務的描繪

似乎每個月都有一個新的故事出現,宣布發現了數千顆新的小行星。從地面甚至太空望遠鏡追蹤這些小天體有助於追蹤它們的整體軌跡。但是使用這種「遙感」技術來了解它們的構成要困難得多。

為了做到這一點,許多專案都與小行星本身有了更近距離的接觸,包括史丹福大學的西格麗德·埃爾肖特博士和她的同事們的一個專案,該專案在2018年得到了美國太空總署高級概念研究所的支持。它使用一套先進的等離子體傳感器,利用一種獨特的現象——流星體撞擊,來探測小行星的表面成分。

這個專案被稱為小行星探測的小行星撞擊探測(MIDEA),其架構最近變得更加突出——一群小衛星圍繞著一艘母船協調。在這種情況下,這些小衛星是等離子體傳感器,有一個特定的目的:探測小行星被流星體撞擊後碎片羽流的特征。

這些影響比你想象的要頻繁得多。據作者估計,他們可以在大約50天內繪制出一顆小行星表面組成的地圖,分辨率降至1米。這是在考慮到由於軌域限制和其他考慮而導致的探測減少之後。

那麽這個架構是如何工作的呢?首先,將有一個主航天器,最初設想為立方體衛星,重約50公斤。它將使用標準的立方體衛星推進系統,比如離子驅動,來到達小行星。一旦到達那裏,它將在離地面幾百米的上空盤旋,部署一系列小型傳感器衛星。

根據論文中的計算,這些傳感器衛星將重約250克,允許它們使用傳統材料,如剛性PCB板,而不是沒有多少飛行歷史的柔性材料。每顆小行星上都有一個傳感器,無論它在軌域上的哪個位置,它的工作都是面對小行星。

這項航天工程的壯舉是棘手的,因為它還需要將其太陽能電池陣列指向太陽,以確保它們提供1-5瓦的能量來執行傳感器和通訊陣列。

每顆傳感器衛星還將采用一種名為「可控反射率」的姿態控制技術。衛星將調整傳感器的指向方向,透過驅動一個反射表面朝向或遠離太陽,並利用反射壓力將自己指向正確的方向。

一系列這樣的傳感器是必要的,以便從盡可能多的不同角度捕捉流星體撞擊產生的任何羽流,從而使傳感器能夠收集盡可能多的數據。然後,傳感器將數據中繼到中央集線器航天器,該航天器可以整理數據流並將完整的包裹發送回地球。在地球上,可以使用飛行時間質譜儀分析這些數據,以確定羽流的組成,從而確定它來自地球表面的部份。

雖然這在理論上聽起來相對簡單,但在實踐中,仍有許多未知的問題需要解決,包括如何控制一顆小行星周圍軌域上所有不同的衛星。這將包括一個可以幫助實作其他子系統的總體體系結構設計。

但目前,由於美的尚未獲得NIAC的第二階段撥款或任何其他來源的資金,該開發被擱置。也許有一天,我們附近的數千顆小行星將成為成群的小型軌域飛行器或它們自己的目標。