通过航天器与运载火箭末级组合实现组装式动能撞击器偏转小行星
天体物理仪器与方法
2021-07-07 v1 地球与行星天体物理
摘要
小行星撞击对地球上所有生命构成重大威胁。将小行星从撞击轨迹上偏转是缓解该威胁的重要途径。动能撞击器仍是偏转小行星最可行的方法。然而，受发射能力限制，质量有限的撞击器只能为小行星产生非常有限的速度增量。为提高动能撞击器策略的偏转效率，本文提出一种称为组装式动能撞击器（Assembled Kinetic Impactor, AKI）的新概念，即将航天器与运载火箭末级组合。通过充分利用运载火箭末级的质量，撞击器质量得以增加，从而提升偏转效率。根据长征五号（CZ-5）运载火箭的技术数据，设计了偏转 Bennu 的任务以展示 AKI 概念的威力。仿真结果表明，相较于经典动能撞击器（Classic Kinetic Impactor, CKI，执行星箭分离），增加运载火箭末级质量可使偏转距离增至 3 倍以上，并将发射前置时间缩短至少 15 年。在相同偏转距离要求下，增加运载火箭末级质量可将发射次数减少至 CKI 发射次数的 1/3。AKI 概念使得在 10 年发射前置时间内以非核技术防御 Bennu 类大型小行星成为可能。同时，对于单发 CZ-5，在 10 年发射前置时间内，对直径 140 m 小行星的偏转距离可从小于 1 个地球半径提升至超过 1 个地球半径。
引用
@article{arxiv.2009.06495,
title = {Assembled Kinetic Impactor for Deflecting Asteroids via Combining the Spacecraft with the Launch Vehicle Final Stage},
author = {Yirui Wang and Mingtao Li and Zizheng Gong and Jianming Wang and Chuankui Wang and Binghong Zhou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.06495},
year = {2021}
}