诺森近地小天体防御与利用李东旭[等]著9787030747099科学出版社

目录

章  近地小天体防御与利用的基本概念  1

1.1  银河系-太阳系-行星际空间  1

1.1.1  广袤的银河系  1

1.1.2  孕育生命的太阳系  2

1.1.3  行星际空间  5

1.2  天体运动的理论基础  7

1.2.1  万有引力定律与N体问题  7

1.2.2  二体问题  11

1..  三体问题  13

1.3  太阳系小天体  20

1.4  近地小天体  24

1.4.1  近地小天体的大小和质量  24

1.4.2  近地小天体轨道类别  25

1.4.3  近地小天体的命名  27

1.4.4  潜在威胁小天体  28

1.4.5  资源小天体  35

1.5  潜在威胁小天体防御  38

1.5.1  寻找潜在威胁小天体  38

1.5.2  跟踪潜在威胁小天体  39

1.5.3  表征潜在威胁小天体  40

1.5.4  偏转潜在威胁小天体  41

1.6  资源小天体利用  42

1.6.1  资源小天体利用的意义  42

1.6.2  资源小天体利用的步骤  46

1.7  小天体防御与利用的相关技术  47

1.7.1  共技术  47

1.7.2  核心技术  50

1.8  相关国际组织及主要研究活动简介  51

1.8.1  联合国和平利用外层空间委员会近地天体行动小组  51

1.8.2  太空探索者协会小行星威胁减缓小组  52

1.8.3  小行星中心  52

1.8.4  太空防卫会  52

1.8.5  B612  会  53

1.8.6  主要探测任务  53

1.8.7  国际协调和公众普及教育  54

1.9  本章小结  54

参考文献  56

第2章  近地小天体观测系统与探测方法  60

2.1  引言  60

2.2  现有观测系统  61

2.2.1  地基观测系统  61

2.2.2  天基观测系统  64

2..  抵近观测系统  78

.  广域探测方法  79

..1  林肯近地小行星探测项目  80

..2  Pan-STARRS光学观测系统  81

..  NEOWISE近地红外观测系统  83

..4  近地小行星跟踪系统  83

..5  斯隆数字巡天计划  84

..  卡特琳娜太空搜索项目  84

..  天基红外观测系统  85

2.4  抵近探测方法  86

2.4.1  “维加号”探测器  86

2.4.2  “先驱号”与“彗星号”探测器  87

2.4.3  “乔托号”探测器  87

2.4.4  “伽利略号”探测器  87

2.4.5  “近地小行星交会”探测器  88

2.4.6  “深空1号”探测器  90

2.4.7  “星尘号”探测器  90

2.4.8  “隼鸟号”探测器  91

2.4.9  “罗塞塔号”探测器  91

2.4.10  “深度撞击号”探测器  94

2.4.11  “黎明号”探测器  96

2.4.12  “嫦娥二号”  97

2.4.13  “隼鸟2号”探测器  98

2.4.14  OSIRIS-REx  探测器  98

2.4.15  小天体撞击与偏转评估任务  99

2.4.16  “赫拉”探测器  100

2.5  近地小天体物理特知技术  100

2.5.1  近地小天体轨道确定  100

2.5.2  近地小天体尺寸预估  101

2.5.3  近地小天体反率预估  101

2.5.4  近地小天体密度预估  102

2.5.5  近地小天体质量计算  102

2.5.6  近地小天体引力场探测  103

2.6  近地小天体观测新路径  104

2.6.1  基于小卫星集群的近地小天体协同观测系统构想  104

2.6.2  抵近探测目标筛选  105

2.6.3  多目标抵近探测任务流程设计  107

2.6.4  分布式智能协同探测与识别  109

2.7  本章小结  112

参考文献  113

第3章  小天体轨道干预技术  118

3.1  引言  118

3.2  相关任务情况  119

3.2.1  深度撞击任务  119

3.2.2  小行星重定向任务  121

3..  双小行星重定向测试  121

3.3  接触式轨道干预方法  133

3.3.1  动能撞击  133

3.3.2  表面物质投法  136

3.3.3  航天器推法  136

3.4  非接触式轨道干预方法  137

3.4.1  核爆打击法  138

3.4.2  引力牵引法  138

3.4.3  离子束偏移法  139

3.4.4  表面烧蚀法  140

3.4.5  反物质喷涂法  141

3.5  可能的方法与建议  143

3.5.1  共振轨道序列方法  143

3.5.2  待捕获小行星的筛选方法  143

3.5.3  多个连续小推力推进器轨道优化方案  144

3.6  本章小结  144

参考文献  146

第4章  近地小天体附着探测技术  148

4.1  引言  148

4.2  相关任务情况  149

4.2.1  日本“隼鸟号”  150

4.2.2  “隼鸟  2  号”  153

4..  美国“欧西里斯号”  155

4.2.4  欧洲航天局“罗塞塔号”任务  158

4.2.5  “星尘号”  160

4.3  小天体准确抵近技术  160

4.3.1  小天体动力学建模与运动特分析  161

4.3.2  不规则暗弱目标自主抵近的导航与控制技术  162

4.3.3  弱引力环境下准确附着的导航与控制技术  164

4.4  小天体自主作业技术  168

4.4.1  弱引力附着采样技术  168

4.4.2  自主作业机器人  172

4.4.3  自航与移动规划技术  180

4.4.4  多机器人协同作业技术  183

4.5  采样机器人设计与试验  185

4.5.1  采样机器人设计  186

4.5.2  采样机器人实验  189

4.6  本章小结  193

参考文献  194

第5章  近地小天体资源利用技术  198

5.1  引言198

5.2  原位资源利用的构想与关键技术  200

5.3  基于小行星重定向概念的资源利用技术  204

5.3.1  小行星重定向概念  204

5.3.2  主要关键技术  205

5.4  基于生物学的资源利用技术  207

5.5  本章小结  211

参考文献  212

第6章  星际转移轨道设计技术  214

6.1  引言  214

6.2  连续小推力轨道优化设计  215

6.2.1  连续小推力轨道优化求解方法  215

6.2.2  同伦方法  215

6.3  低能量转移轨道优化设计  216

6.4  行星引力辅轨道设计  219

6.5  时间很优-燃料很优同伦的小推力转移轨道优化方法  221

6.6  功率受限小推力转移轨道优化  225

6.7  星际转移轨道优化设计发展建议  229

参考文献  0

第7章  深空探测电推进技术  2

7.1  引言  2

7.2  深空探测电推进技术发展情况  

7.3  霍尔电推进技术  

7.3.1  国外研究现状  4

7.3.2  国内研究现状  240

7.4  脉冲感应电推进技术  242

7.4.1  PIT电推进技术概述  242

7.4.2  PIT推力器机电模型  244

7.4.3  PIT推力器磁流体动力学模型  246

7.4.4  PIT中的等离子体结构演化及其对推进能的影响  247

7.4.5  推力器结构对推进能的影响  249

7.4.6  国内相关研究进展  252

7.5  小功率长寿命霍尔推力器  253

7.5.1  磁屏蔽霍尔推力器设计原则  253

7.5.2  磁屏蔽霍尔推力器能验  256

7.5.3  推力器远场羽流特征  259

7.5.4  加速通道壁面溅腐蚀特  261

7.6  大功率脉冲感应推力器  264

7.6.1  推力器工作过程数值研究  264

7.6.2  推力器关键组部件研发与系统集成  269

7.6.3  脉冲感应推力器能测量技术  282

7.7  本章小结  284

参考文献  284

第8章  行星际飞行自航技术  287

8.1  引言  287

8.2  不同飞行阶段自航任务  287

8.3  导航传感器技术  290

8.3.1  国内外小天体深空探测任务传感器配置  290

8.3.2  典型光学导航传感器系统  296

8.3.3  自航技术国内外进展简介  298

8.4  导航信息获取与处理技术  300

8.4.1  导航信息  300

8.4.2  导航天体筛选  302

8.4.3  导航天体成像  308

8.4.4  导航图像的目标检测方法310

8.4.5  导航观测数据提取技术311

8.5  优选导航滤波技术  313

8.5.1  传统的卡尔曼滤波算法314

8.5.2  无迹卡尔曼滤波  315

8.5.3  无迹粒子滤波  317

8.6  姿态确定方法  317

8.7  轨道确定方法  320

8.7.1  天文测角导航  320

8.7.2  脉冲星测距导航  327

8.7.3  多普勒测速导航  328

8.8  近地小天体撞击任务自航方案构想  329

8.8.1  近地小天体撞击系统组成  329

8.8.2  各任务飞行阶段简介  330

8.8.3  自航关键任务  333

8.9  本章小结与发展建议  338

参考文献  339

第9章  行星际测控通信技术  346

9.1  引言  346

9.2  国内外深空网建设基本情况  347

9.2.1  美国深空网  347

9.2.2  欧洲航天局深空网  348

9..  俄罗斯深空网  349

9.2.4  日本、印度深空测控通信设施  349

9.2.5  印度深空网  350

9.2.6  中国深空网  350

近地小天体灾害预警防御与资源勘探利用是保障地球安全、人类可持续发展等必须直面的重大问题。《近地小天体防御与利用》主要总结了《近地小天体防御与利用》团队近十年的研究工作，包含了对国内外相关研究进展的分析讨论以及部分阶段研究成果，并以作者的视角和研究方式构造了《近地小天体防御与利用》的体系构架。《近地小天体防御与利用》首先介绍了近地小天体防御与利用的相关基本概念，作为理解《近地小天体防御与利用》内容的基础；然后分别介绍了近地小天体观测系统与探测方法、小天体轨道干预技术、近地小天体附着探测技术、近地小天体资源利用技术、星际转移轨道设计技术、深空探测电推进技术、行星际飞行自航技术、行星际测控通信技术、多功能薄膜航天器结构技术、用于近地小天体防御的小卫星集群技术等；，对未来可能的各种任务、可能发展的新概念航天器、可能的近地空间协同观测系统、人工智能技术应用等，提出了一些发展建议和展望，也提出了未来的小目标。《近地小天体防御与利用》的一些成果为近地小天体防御与利用提供了一些新的思路和解决方案。