用于小行星撞击研究原位表征的纳米着陆器网络

对小行星和彗星的探索可以深入了解太阳系的起源，并对行星防御和原位资源利用(ISRU)至关重要。小行星由于其低重力，是表面探索的一个具有挑战性的目标。当前的任务设想在小行星表面进行“触即走”操作。在这项工作中，我们分析了部署数十个纳米着陆器的可行性，每个着陆器质量为1公斤，体积为1U（即1000立方厘米）。这些着陆器将在小行星表面跳跃、滚动和飞行。着陆器将包括科学仪器，如立体相机、手持透镜成像仪和光谱仪，以表征岩石成分。位于小行星表面的纳米着陆器网络可以提供航天器撞击小行星表面的独特且非常详细的测量数据。在小行星上进行一次全尺寸的人工撞击实验有助于表征其成分和地质，并有助于开发用于行星防御的小行星偏转技术。数十个纳米着陆器可以提供撞击、由此产生的地震活动和抛射物轨迹的多个互补视角。纳米着陆器可以分析原始的、被挖掘出的、免受紫外线和宇宙射线影响的、可能已有数百万年历史的表岩层。我们制定这一任务概念的方法利用了自动化机器学习技术进行空间系统的规划和设计。我们使用一种达尔文选择的形式来选择和确定合适数量的纳米着陆器、机载仪器和控制系统，以探索和导航小行星环境。在仿真中生成场景，并根据可量化的任务目标（例如在小行星上探索的区域和从撞击事件中记录的数据量）进行评估。