一对立方体卫星利用探地雷达绘制近地小行星内部地图
如果我们希望最终阻止近地小行星撞击地球,那么描述近地小行星的特征至关重要。但到目前为止,这样做的任务成本高昂,这对太空探索来说并不是一件好事。
因此,由德国马克斯普朗克太阳系研究所的帕特里克班巴克领导的团队开发了一个任务概念,该概念利用相对便宜的6U立方体卫星(或者更准确地说,其中两个)来描述近地天体的内部结构,而其成本仅为以前任务价格的一小部分。
该任务名为“深层内部扫描立方体卫星”任务,目标是近地小行星的碎石堆(DISCUS),最初于2018年提出。其核心结构包括两颗配备强大雷达的独立6U立方体卫星。它们将前往近地小行星的两侧,并引导雷达穿过近地小行星的内部。
要进一步了解任务架构,最好先了解一下最适合DISCUS访问的小行星类型。本文作者建议选择一颗大小与第一次隼鸟号任务的目标糸川差不多的小行星。它的直径约为330米,正好在任务规划人员寻找的尺寸范围内,被指定为“碎石堆”,这意味着其内部相对稀疏。
了解如何阻止小行星撞击是DISCUS的主要任务驱动因素之一。Fraser讨论了我们如何做到这一点。
稀疏的内部结构对于任务目标至关重要,因为小行星的密度会极大地影响表征它所需的科学工具包。对于DISCUS,任务团队计划使用一种称为半偶极子的雷达天线。这将以相对较低的频率发射,更有可能穿过较大的物体。
此外,他们计划使用一种称为步进频率调制的雷达技术,该技术可以改变雷达的频率以实现最广泛的特性。
然后,小行星另一侧的对面航天器将接收这些雷达信号,分析发生的波形变形,并将其与雷达必须穿过的物质联系起来。计算表明,对于丝川大小的小行星内部,这种技术应该能够实现几十米的分辨率。
然而,它们还必须经过另一种光谱分析技术,即计算机雷达断层扫描。这项技术通常用于地球上的放射学诊断——CT扫描的名称由此而来——但它也可用于分析太阳系中固体物体的内部。
然而,科学有效载荷只是DISCUS套件的一部分,理想情况下仅占用每个探测器分配的6U中的1U。其余五个将被一系列现成的组件占用,包括推进系统(2U)、通信系统(1U)和航空电子设备套件(1U)。偶极天线和太阳能电池板将部署在标准CubeSat外壳外部,以便更好地收集电力并增强信号强度。
最关键的选择之一是推进系统,它将使加速度达到约3.2公里/秒,使DISCUS能够与至少一些近地小行星的速度相匹配。或者,该任务计划让飞船绕月球飞行,以获得高达4公里/秒的加速,并接触到更多的小行星。
2018年,当团队制定任务设计时,一颗特殊的小行星引起了他们的注意。小行星1993BX3在2021年到达月球距离的18.4倍以内,并且以DISCUS可以匹敌的速度运行,因此任务设计团队希望建立一个原型并运行,以便向那颗特定的小行星发射。
不幸的是,这并没有发生,自2018年发表论文以来,关于该任务概念的研究并不多。然而,越来越多的任务瞄准近地天体,立方体卫星也越来越受欢迎。最终,立方体卫星任务将访问其中一个物体,并且可能至少部分基于DISCUS的一些想法。
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