载人小行星探测目标选择.pdf

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1、第21卷第3期2015年5月载人航天MannedSpaceflightV01．2lNo．3Mav2015载人小行星探测目标选择李翔宇1’2．尚海滨1，2(1．北京理工大学深空探测技术研究所，北京100081；2．飞行器动力学与控制教育部重点实验室，北京100081)摘要：讨论了近地小行星载人探测任务的探测目标选择问题。在能量消耗与任务周期约束的基础上，综合考虑发射机会、目标观测完备度、应急返回能力等复杂任务约束．对近地小行星的可探性进行了评估。提出了逐层选择方法并给出了2020～2050年间适合栽人探测的目标星序列，可为未来载人小行星探测任务

2、的规划与设计提供参考。关键词：近地小行星；载人探测；目标选择：任务约束中图分类号：V412．41文献标识码：A文章编号：1674-5825(2015)03-0278-08TargetSelectionforMannedAsteroidMissionLIXiangyul一．SHANGHaibinl'2(1．InstituteofDeepSpaceExploration，BeijingInstituteofTechnology，Beijing100081，China；2．MinistryofEducationKeyLaboratoryofAirc

3、raftDynamicandControl，Beijing100081，China)Abstract：Inthispaper，thetargetselectionformannedasteroidmissionwasinvestigated．Onthebasisofenergyandmissiondurationconstrains，muhiplefactorssuchaslaunchcondition，informa—tionintegrityoftargetaswellasaborttrajectoriesdesignwerediscus

4、sedtoestimatetheaccessibilityofNearEarthasteroid．Astratifiedselectionmethodwasgivenandpotentialcandidatesformannedmissionfrom2020to2050wereproposed．Thisresearchcanprovidevaluableproposalforfuturemannedasteroidmissions．Keywords：near—earthasteroid；mannedexploration；targetsele

5、ction；missionconstrain1引言近年来．小行星探测成为深空探测领域的研究热点。对小行星的研究可以获得太阳系起源和形成的关键信息，增进对太阳系演化的了解，同时对小行星动力学的了解也有利于防御小行星对地球造成的潜在危害[1]。此外小行星上所蕴含的大量稀缺资源也是推动小行星探测的巨大动力。因此．小行星探测已经成为了各航天大国的未来任务规划的重点怛J。人类对小行星的探测已经经历了飞越探测，绕飞探测．着陆探测和采样返回探测等多个阶段。1991年美国的伽利略木星探测器首次对小行星915Gaspra实现飞越探测，并传回了第一张小行星的近距

6、离照片[3]，从此拉开了小行星探测的序幕。此后NASA的NEAR号[4'5]，日本的隼鸟号探测器均成功开展了小行星探测任务[6'川。虽然小行星无人探测获得的丰富数据促进了人类对小行星的认识，但无人探测仍存在局限性，很难实现对小行星内部结构、物质构成等实现深层次探测。随着航天技术的发展．载人探i贝4小行星也逐渐成为可能。相比无人小行星探测任务，载人小行星探测可以借助航天员的经验对小行星有科学价值的目标进行针对性的探测，增加了任务效率和科学回报，同时有效避免了深空任务中因距离远而引起的控制延迟问题．提高了任务的可靠性和准收稿日期：2014．12—

7、11；修回日期：2015-03，20基金项目：载人航天预先研究项目(010104)作者简介：李翔宇(1991一)，男，博士研究生，研究方向为轨道动力学与控制。E—mail：lixiangy@bit．edu．CYI第3期李翔宇，等．载人小行星探测目标选择279确性[8]。目前，在美国总统奥巴马提出的2025年登陆小行星计划一]的驱动下，美国已经开展了载人小行星探测任务的论证工作[10

8、，许多学者提出了不同的探测方案011-141。作为小行星探测任务规划和设计中的首要工作，载人探测任务目标选择相比无人探测需要考虑航天员返回．存在任务周期短、速度增

9、量小、安全性高等更为复杂和严苛的约束，对任务设计提出了更高的要求。目前学者给出的目标星选择方案主要从能量角度给出了目前可到达的小行星[8·12，。4】。而未考虑其他