当立方体卫星,遇到小行星时,需要干些什么?
稿源: 科技-腾讯网 编辑:青海省德令哈市 时间:2019-10-22 13:14:22

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“赫拉”行星防御计划是为了探测迄今为止,所探测到最小的小行星而设计,它实际上是由三个航天器组成。主母舰将携带两个公文包大小的立方体卫星,它们将降落在目标物体上。一个则探测外星最初接触时可能发生的情况。图卢兹大学航空航天高等研究所(ISAE-Supaero)的研究员娜奥米 默多克说:我们定制了一个现有的降落塔,并将其装配上滑轮和配重系统,以模拟低重力环境。

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可以把测试箱放在降落塔内,里面有一个模型着陆器和模拟的小行星地形。研究团队从一个着陆在沙质表面的球形着陆器开始,但已经发展到更能代表实际立方体卫星的立方体形状。同时也一直在研究不同表面材料的影响,并试图了解着陆过程如何随着不同的材料特性、重力水平和速度而变化。这是必要的,因为每次前往不同的小行星,最终都会对发现感到惊讶。例如,日本隼鸟2号,目前正在探索琉球小行星,发现了比研究人员预期更稀有的‘风化层’灰尘和更多的巨石。

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所涉及引力还不到地球引力的十万分之一,远低于ISAE-Supaero团队所能复制的。这意味着着陆本身更像是航天器对接,而不是传统的行星着陆。想象一下,例如,如果立方体卫星从小行星表面200米释放出来,那么它们将需要一个多小时才能走完这段短暂的距离,一切都在以一种慢动作移动,然后还有再次反弹的可能性。罗塞塔彗星追逐者号的“菲莱”着陆器反复从67P/丘留莫夫-格拉西门科彗星表面反弹,最后终于停了下来。

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当然,如果你是一名在月球表面的宇航员,就必须以极其轻柔的步伐行走,以避免离开月球,再也不回来(虽然有点夸张)。科学家希望这两颗立方体卫星都能在下降过程中幸存下来,并返回一些观测结果,包括对表面物质的近距离观察。但是,ISAE-Supaero测试的主要目的是从最初接触时刻中挤出尽可能多的有价值的数据。在测试着陆器上安装了加速计,类似于赫拉号立方体卫星携带的那种。例如,可以看到撞击动力学是如何根据材料的性质变化。

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从沙子到大砾石,影响穿透地表的程度和碰撞持续时间,研究立方体卫星着陆时的不同结果,无论它们是在拐角处着陆还是正面着陆,正面着陆都会产生更高的加速度峰值。在测试结束时,希望有一组数据来更好地解释实际着陆情况,并证明对理解其他任务与小行星的相互作用也很有用。此前研究人员就通过欧洲航天局的“惠更斯号”着陆器在静止时的晃动,获得了有关土星卫星泰坦冰冻甲烷外壳的宝贵知识。着陆器的运动表明,表面有一层潮湿的沙子,表面覆盖着一层蓬松的灰尘。

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表面以下有湿气,至少有一颗1-2厘米大小的卵石,迄今为止,伊萨斯-苏帕罗的测试突显出,赫拉的目标是直径160米、重力极低的小行星,这颗小行星正在形成一个真正的外星环境。表面材料必然会有不同的表现,因为减少重力会减少粒子之间的法向力,因此摩擦力也会减小――所以穿透同样沙质材料应该需要更小的力。低重力也意味着其他现象,如范德华力,将发挥更大的作用,范德华力能使面粉等物质粘在一起。

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小行星表面可能有大量的大型岩石,这些岩石的行为最终更像是面粉颗粒。或者,静电充电可能会促使灰尘悬浮并在表面上移动,这些着陆数据也应该有助于揭示碰撞动力学固有的尺度规律,将尺度一直延伸到NASA的DART航天器与同一颗小行星碰撞,以测试行星防御技术。Hera任务将于今年11月在ESA的Space19+会议上提出,欧洲的太空部长们将在会上对执行这一任务做出最后决定。

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