面向潜在危险小行星飞掠任务的运营质量测量

本研究评估了一种用于从高速飞掠中确定潜在危险小行星质量的技术方案，旨在应对快速侦察太空防御情景。我们考虑的主机 spacecraft 投放一个小型 CubeSat，作为试验质量。主机 spacecraft 与 CubeSat 均执行接近机动，以针对飞掠位置进行定位，其中主机 targeting 进行近距离飞掠，而 CubeSat targeting 进行远距离飞掠。通过在主机与 CubeSat 之间集成短程星际测量，可显著提高质量测量灵敏度。我们将一组拟议的主机和 CubeSat 硬件选项评估于 2023 年和 2025 年行星防御会议的假设威胁情景，以及对 2024 YR4 的假设飞掠。这些情景在飞掠速度上差异显著，范围从 1.7 km/s 到 22 km/s。基于这些情景，我们展示，典型的射频星际测量对与行星防御相关的直径（即 50 - 500 m）的小行星效果不佳。然而，我们发现，通过在系统中增加基于激光的星际测距系统或高精度多普勒系统，可实现对直径最小至 100 m 小行星的质量测量，且对于速度较慢（< 8 km/s）的情形，可测量直径至 50 m 的小行星。结果对最终机动的时机极其敏感，这用于定位低轨飞掠点。这为最小对象带来了操作挑战，其中光学检测时间相对较晚，光学导航定位知识收敛速度太慢。