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美国国家航空和宇宙航行局彗星旅行者将参观小型小行星和彗星

发布时间:2018-05-16  点击数:[117]

em Comet Hitchhiker正在通过美国宇航局创新先进概念计划进行第一阶段的研究。它的目标是利用彗星和小行星的动能进入轨道并降落它们。 / em

从一个太阳系体到另一个太阳系并不容易。你必须弄清楚如何安全着陆你的太空船,然后把它送到下一个目的地。对于小引力和低彗星来说,着陆部分特别棘手。

在美国宇航局喷气推进实验室,美国加利福尼亚州帕萨迪纳市开发的一种叫Comet Hitchhiker的概念提出了一种利用这些小体的动能 - 运动能量进入彗星和降落在彗星和小行星上的新方法。 JPL首席研究员Masahiro Ono在做梦时想到了“银河系漫游指南”。

“搭乘天体并不像伸出你的拇指那么简单,因为它以一种天文速度飞行,它不会停下来接你。我们的想法不是用拇指,而是用鱼叉和系绳,“小野说。 Ono将于9月1日在美国航空航天航天学会SPACE会议上介绍有关该概念的结果。

根据概念设计,可重复使用的系绳系统将取代推进剂进入轨道和着陆的需要,所以用完即不会成为问题。

在紧靠目标飞行的同时,航天器首先向小行星或彗星施加可延伸的绳索,并使用连接在绳索上的鱼叉附着自身。接下来,航天器将放出绳索,同时在航天器加速的同时应用可收获能量的制动器。

这种技术类似于在地球上捕鱼。想象一下,你坐在一个带有钓竿的湖上的船上,想要钓到一条大鱼。一旦鱼叮咬,你会释放更多的线条,而不是紧紧抓住它,而是保持适度的张力。用足够长的线,船最终会赶上鱼。

一旦航天器的速度与“鱼”(在这种情况下是彗星或小行星)的速度相匹配,它就可以通过简单地拴住绳索并轻轻下降而准备着陆。当需要移动到另一个天体目标时,航天器将使用收集到的能量快速检索系绳,以加速飞船离开人体。

“这种搭便车可以用于主要小行星带或柯伊伯带上的多个目标,甚至在一次任务中可以使用五到十个,”Ono说。

小野和他的同事们一直在研究鱼叉是否可以容忍这种大小的影响,以及是否可以创造出足够强大的绳索来支持这种机动。他们使用超级计算机模拟和其他分析来弄清楚将会采取什么措施。

研究人员提出了他们所谓的太空Hitchhike方程,它涉及系绳的特定强度,太空船和系绳之间的质量比以及完成该机动所需的速度变化。

在使用传统推进剂的任务中,航天器使用大量燃料来加速进入轨道。

“在Comet Hitchhiker中,加速和减速不需要推进剂,因为太空船正在从目标收集动能,”Ono说。

对于任何降落在彗星或小行星上的航天器,能够减速到足以安全到达是至关重要的。 Comet Hitchhiker需要一种由能够承受由于进入轨道和着陆速度迅速下降而产生的巨大张力和热量的材料制成的绳索。 Ono及其同事计算出,对于已经存在的一些材料:Zylon和Kevlar,速度每秒钟可以变化约0.9英里(1.5公里)。

“这就像在七分钟内从洛杉矶到旧金山一样,”小野说。

但是,轨道插入所需的速度变化越大,从地球到目标所需的飞行时间就越短 - 所以如果你想快速到达彗星或小行星,你需要更强的材料。每秒6.2公里(每秒10公里)的速度变化是可能的,但需要更先进的技术,例如碳纳米管系绳和钻石鱼叉。

研究人员还估计,系绳需要长达62至620英里(100至1,000公里),以便搭乘机动车上班。它也需要是可扩展的,并且能够吸收冲击,同时避免被小陨石损坏或切割。

研究这个概念的下一步将是做更多的高保真模拟,并尝试在模拟彗星或小行星上发现的材料的目标上铸造迷你鱼叉。

Comet Hitchhiker正在通过美国国家航空航天局创新先进理念(NIAC)计划进行第一阶段的研究。 NIAC是美国宇航局空间技术任务理事会的一个项目,位于该机构在华盛顿的总部。加利福尼亚大学洛杉矶分校的David Jewitt教授参与了这项研究。 JPL由美国国家航空航天局帕萨迪纳的加利福尼亚理工学院管理。

来源:喷气推进实验室Elizabeth Landau

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