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小行星防御动能撞击效果评估

张韵 刘岩 李俊峰

张韵, 刘岩, 李俊峰. 小行星防御动能撞击效果评估[J]. 深空探测学报(中英文), 2017, 4(1): 51-57. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.01.008
引用本文: 张韵, 刘岩, 李俊峰. 小行星防御动能撞击效果评估[J]. 深空探测学报(中英文), 2017, 4(1): 51-57. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.01.008
ZHANG Yun, LIU Yan, LI Junfeng. Evaluation of Effects of Kinetic Impact Deflection on Hazardous Asteroids[J]. Journal of Deep Space Exploration, 2017, 4(1): 51-57. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.01.008
Citation: ZHANG Yun, LIU Yan, LI Junfeng. Evaluation of Effects of Kinetic Impact Deflection on Hazardous Asteroids[J]. Journal of Deep Space Exploration, 2017, 4(1): 51-57. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.01.008

小行星防御动能撞击效果评估

doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.01.008
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(11572166)

Evaluation of Effects of Kinetic Impact Deflection on Hazardous Asteroids

  • 摘要: 以动能撞击防御潜在威胁小行星概念为背景,采用物质点法(Material Point Method,MPM)模拟了铝弹高速撞击S型小行星的过程,将撞击结果导入引力N体-离散元动力学模型中,对其后续演化过程进行仿真,并分析了撞击后碎片对地球的威胁指数。结果显示小行星在高速撞击的作用下部分破碎,大量碎片以与撞击方向相反的速度向外喷射,从而提升了小行星的撞击偏移效果。研究采用了两种不同结构的小行星模型:完整结构(monolithic structure)的小行星在遭受撞击后会喷射出比原小行星小得多的碎片,而碎石堆结构(rubble-pile structure)的小行星在撞击作用下可分裂成大小和速度分布较为均匀的碎片。威胁指数的分析表明动能撞击方式确实有效减小了小行星的威胁程度,撞击后的最大剩余碎片可被成功偏移至安全轨道,但仍有部分碎片会与地球相撞。与完整结构相比,针对碎石堆结构小行星的撞击防御的总体效果更好,次生灾害主要为大质量碎片的撞击。研究方法可用于未来开展防御小行星的动能撞击任务的撞击条件选择和撞击结果预估。
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-01-23
  • 修回日期:  2017-02-15
  • 刊出日期:  2017-02-01

小行星防御动能撞击效果评估

doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.01.008
    基金项目:  国家自然科学基金资助项目(11572166)

摘要: 以动能撞击防御潜在威胁小行星概念为背景,采用物质点法(Material Point Method,MPM)模拟了铝弹高速撞击S型小行星的过程,将撞击结果导入引力N体-离散元动力学模型中,对其后续演化过程进行仿真,并分析了撞击后碎片对地球的威胁指数。结果显示小行星在高速撞击的作用下部分破碎,大量碎片以与撞击方向相反的速度向外喷射,从而提升了小行星的撞击偏移效果。研究采用了两种不同结构的小行星模型:完整结构(monolithic structure)的小行星在遭受撞击后会喷射出比原小行星小得多的碎片,而碎石堆结构(rubble-pile structure)的小行星在撞击作用下可分裂成大小和速度分布较为均匀的碎片。威胁指数的分析表明动能撞击方式确实有效减小了小行星的威胁程度,撞击后的最大剩余碎片可被成功偏移至安全轨道,但仍有部分碎片会与地球相撞。与完整结构相比,针对碎石堆结构小行星的撞击防御的总体效果更好,次生灾害主要为大质量碎片的撞击。研究方法可用于未来开展防御小行星的动能撞击任务的撞击条件选择和撞击结果预估。

English Abstract

张韵, 刘岩, 李俊峰. 小行星防御动能撞击效果评估[J]. 深空探测学报(中英文), 2017, 4(1): 51-57. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.01.008
引用本文: 张韵, 刘岩, 李俊峰. 小行星防御动能撞击效果评估[J]. 深空探测学报(中英文), 2017, 4(1): 51-57. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.01.008
ZHANG Yun, LIU Yan, LI Junfeng. Evaluation of Effects of Kinetic Impact Deflection on Hazardous Asteroids[J]. Journal of Deep Space Exploration, 2017, 4(1): 51-57. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.01.008
Citation: ZHANG Yun, LIU Yan, LI Junfeng. Evaluation of Effects of Kinetic Impact Deflection on Hazardous Asteroids[J]. Journal of Deep Space Exploration, 2017, 4(1): 51-57. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.01.008
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