麻省理工学院工程师设计了最佳方式来偏转传入的行星杀手小行星

麻省理工学院研究人员设计了一个框架，用于决定哪种类型的任务在偏转传入的小行星中最成功的是，考虑到小行星的质量和势头，它对引力钥匙孔的接近程度以及科学家对即将发生的警告时间碰撞。

2029年4月13日，一个冰冷的太空岩石，比艾菲尔铁塔宽大，将以每秒30公里的地球串在地球上，从地球的地球静止卫星领域放牧。它将是在未来十年内横渡地球轨道的最大的小行星之一最接近的方法。

观察小行星，被称为99942尖端的埃及的混乱之神曾表明其2029年飞行将通过引力钥匙孔 - 地球的重力场中的一个位置，这将拖动小行星的轨迹，使得在其下一次飞行中，在2036年，它可能会产生毁灭性的影响。

值得庆幸的是，最近的观察结果证实，小行星将由地球划出，而不会发生在2029和2036中。尽管如此，大多数科学家都认为，如果在我们的家庭星球上的碰撞课程上，考虑偏离小行星的策略永远不会太早。

现在麻省理工学院研究人员设计了一个决定哪种类型的任务在偏转传入的小行星方面最成功的框架。他们的决定方法考虑了小行星的质量和动量，它对引力钥匙孔的邻近，以及科学家对即将发生的碰撞的警告时间的数量 - 所有这些都具有不确定性程度，研究人员也要考虑到识别给定小行星最成功的使命。

研究人员将其方法应用于Apophis，Bennu，另一个近地球小行星，这是奥西里斯 - 雷克斯的目标，该任务计划在2023年将Benu的表面材料样本返回地球。Rexis，由MIT学生设计和建造的乐器，也是该使命的一部分，其任务是在表面上表征表面的丰富。

在本月在Conta Astonautica期刊出现的纸上，研究人员使用其决策地图来制定可能在偏移和Bennu方面取得最大成功的使命类型，在各种场景中，小行星可能朝向Astero引力钥匙孔。他们说该方法可用于设计最佳的任务配置和运动，以偏转潜在危险的近地区小行星。

“人们主要考虑了最后一分钟偏转的策略，当时小行星已经通过了一个钥匙孔并朝着与地球碰撞，”唱歌·普德克斯说，这项研究的主要作者和麻省理工学院部门的前研究生航空航空公司。“我有兴趣在地球撞击之前防止钥匙孔通道很好。这就像先发制人的罢工，凌乱的少。“

麻省理工学院的合着者是Olivier de Weck，Jeffrey Hoffman，Richard Binzel和David Miller。

偏转一个星球杀手

2007年，美国国家航空航天局在提交给美国国会的一份报告中，如果小行星向地球领导，最有效的偏转方式是将核弹发射到太空中。爆炸的力量会爆炸小行星，虽然行星将不得不与任何核辐射争辩。使用核武器来缓解小行星的影响仍然是行星防御社区的争议问题。

第二个最佳选择是发送“动力学撞击器” - 一个航天器，火箭或其他弹丸，如果恰到好处的速度，应该与足够的速度相撞，应与小行星碰撞，转移其动量的一小部分转向课程。

“基本物理原则有点像踢球台，”Paek解释道。

然而，对于任何成功的动力学影响者，航空和航天和工程系统教授De Weck表示，小行星的性质，例如其质量，动量，轨迹和表面组成必须是“尽可能精确的” 。“这意味着，在设计偏转使命时，科学家和使命经理需要考虑不确定性。

“如果使命成功的可能性是99.9％或仅为90％，这是否重要？当涉及偏离潜在的行星杀手时，你敢打赌，“De Weck说。“因此，当Wedesign任务作为不确定性水平的函数时，我们必须更聪明。之前没有人看过这个问题。“

关闭钥匙孔

赋予鉴于小行星的不确定特性，制定了一个模拟代码，以确定将具有成功的最佳可能性最佳可能性的小行星偏转特派团的类型。

他们考虑的任务包括一个基本的动力学撞击器，其中射弹被射击到空间，以便轻推小行星偏离课程。其他变体涉及发送侦察兵首先测量小行星磨练稍后会发出的射弹的规格，或者发送两个侦察员，一个侦察员来测量小行星，另一个在更大的射弹之前推动小行星略微关闭的小行星随后推出以使小行星错过地球，近乎确定。

研究人员进入模拟特定变量，例如小行星的质量，动量和轨迹，以及这些变量中的每一个的不确定性范围。最重要的是，他们在小行星接近引力钥匙孔的情况下，以及在小行星穿过钥匙孔之前具有的时间量。

“钥匙孔就像一门 - 一旦开放，小行星就会很快冲击地球，概率很高，”Paek说。

研究人员在Apophis和Bennu上测试了它们的模拟，仅仅是少数一天的小行星，其引力钥匙孔相对于地球的位置是已知的。它们模拟了每个小行星和它们各自的钥匙孔之间的各种距离，并且还针对每个距离来计算，其中一个“安全港”区域，其中小行星必须被偏转，使得它将避免与地球产生影响并通过任何其他附近的锁孔。

然后，他们评估了三种主要任务类型中的哪一类将使小行星偏转到一个安全港，这取决于科学家必须准备的时间。

例如，如果Apophis将在五年或更长时间穿过钥匙孔，那么有足够的时间派出两个侦察兵 - 一个衡量小行星的尺寸，另一个侦察尺寸，另一个是在发送主影之前将其轻微关闭轨道略微关闭。如果钥匙孔通道发生在两到五年内，可能有时间发送一个侦察兵来测量小行星，并在将撞击器发送到小行星之前，调整更大的弹丸的参数。如果Apophis通过它的钥匙孔，Paek表示可能为时已晚。

“即使是主要影响者也可能无法在这个时段内到达小行星，”Paek说。

Bennu是一个类似的案例，尽管科学家们有关其材料组成的更多信息，这意味着在发射射弹之前可能没有必要发送调查侦察员。

通过团队的新模拟工具，峰值计划在未来估算其他偏转任务的成功。

“而不是改变射弹的大小，我们可能能够改变发射次数，并将多个较小的航天器发送到一个逐个小行星碰撞。或者我们可以从月球发射射弹或使用废弃卫星作为动力学影响，“Paek说。“我们创建了一个决策映射，可以帮助原型化任务。”

该研究部分受到NASA，Draper实验室和文化三星基金会的支持。