中国小行星探测任务目标 2016 HO3 的结构稳定性及其可能结构

小行星 2016 HO3 是一颗小型小行星（<60 m），处于超快自转状态（约 28 分钟），是中国天问二号小行星采样返回任务的目标。在这项工作中，我们使用先进的软球离散元模型代码 DEMBody 调查了其结构稳定性，该代码集成了键合聚合体模型以模拟高度不规则的巨石。小行星体由数万个粒子数值构建而成，然后缓慢加速自转直至结构失效。我们研究了具有不同形态、粒度分布和结构的碎石堆。我们发现，无论其形状和组成颗粒尺寸比如何，呈 2016 HO3 形状的颗粒状小行星在较高内聚强度下会经历拉伸失效，而在较低强度下则发生剪切失效。这种失效模式的转变与最大拉应力准则和 Drucker-Prager 准则之间的优先级一致。因此，仅考虑 Drucker-Prager 失效准则的先前工作低估了快速旋转小行星所需的最小内聚强度。我们预测，小行星 2016 HO3 的高自转率需要表面内聚力超过~1 Pa，整体内聚力超过~10-20 Pa。通过将这些强度条件与最新的小行星任务数据进行比较，我们推测其为单体结构的可能性高于典型的碎石堆结构。然而，后者的可能性不能完全排除。此外，小行星表面可能在全球范围内或仅在极地附近保留一层松散的表土层，这可能是天问二号任务的采样目标。