挪开小行星:科学家欲拉近太空岩石便于研究(2)

2014年07月10日 15:34   新浪科技    收藏本文     
一旦捕捉袋包住了小行星时,外骨骼会放气,把织物收紧,并把它拉近飞船。如果小行星转动的太快,捕捉袋里的充气气囊会把它固定住。  一旦捕捉袋包住了小行星时,外骨骼会放气,把织物收紧,并把它拉近飞船。如果小行星转动的太快,捕捉袋里的充气气囊会把它固定住。
在接下来的3-5年中,飞船会把小行星拖向月球。它会再度利用月球引力的辅助推动自己进入一个非常稳定的高月球轨道中。飞船和它的货物将停留在那里,被妥善保管。
  在接下来的3-5年中,飞船会把小行星拖向月球。它会再度利用月球引力的辅助推动自己进入一个非常稳定的高月球轨道中。飞船和它的货物将停留在那里,被妥善保管。
2025年,“猎户号”飞船会从地球发射,并与捕捉飞船对接。两个船员爬上安置在两艘飞船间的吊杆,到达捕捉袋的顶部,在那他们会研究小行星并采集样品。  2025年,“猎户号”飞船会从地球发射,并与捕捉飞船对接。两个船员爬上安置在两艘飞船间的吊杆,到达捕捉袋的顶部,在那他们会研究小行星并采集样品。

  在Tantardini钻研“西绪福斯的胜利”时,望向窗外,他就可以看到105米高的克雷莫纳钟楼,一座在14世纪建造起来的砖结构钟楼。塔内坐镇着一个巨大的天文钟,对于制造这座钟的父子团队来说,人类会远航进入太空这样的事情必然是难以想象的。很长的一段时间里,“西绪福斯的胜利”同样让他感到高不可攀。朋友建议他写一篇论文,拿到会议上展示。但他不想放弃自己的想法。“我想做些实实在在的事情。”他说。

  他知道自己没有足够的专业知识来独自推进这个项目,所以在2010年夏天,他决定聘请其他工程师来帮助自己。他联系了实习时认识的熟人,并用Google搜索NASA的高管的联系方式,给他们发送邮件宣传自己。他的许多次主动接触都只迎来了沉默,但也有一些专家有兴趣听他的介绍,其中就有NASA喷气推进实验室(JPL)的Martin Lo和行星协会的联合创始人Louis Friedman。

  “我的第一反应是:‘哇,移动一颗小行星,你疯了?’”Friedman说。至少从20世纪70年代开始,人们就一直在制订各种各样的方案来做这件事。他们提出利用太阳帆或岩石喷射质量驱动器,甚至安排两个小行星碰撞,使它们像台球案上的kiss球那样弹开对方。Tantardini被一个更有希望的策略所吸引:他扩展了Lu在2002年描述利用低能量轨道运送小行星时做的计算。通过把飞船推进和来自某个天体,如月球的引力辅助结合起来,Tantardini得出结论:小行星的确是可以被移动的。

  出于好奇,Friedman邀请他向一群来自喷气推进实验室和加州理工学院的工程师描述这一概念。回过头来,他们提议,凯克空间研究所(KISS),一个致力于新太空任务的概念和技术研究的组织可能愿意资助其可行性研究。KISS同意了,而Friedman开始共同领导这个项目。Tantardini现在成了30人组成的研究组的一员,组中包括Yeomans、NASA多个任务中心的代表、来自哈佛大学和加州理工的学者和前航天员。

  在以前的小行星搬迁研究的基础上,这个团队设计了这样的一个任务,让自动飞船通过3~5年的航程飞抵目标NEO。然后,他们想出一种方法来俘获它:用充气臂展开一个直径15米的巨大袋子,像蟒蛇吃沙鼠一样把太空岩石吞进去。缆线会紧紧地把袋子连接在飞船上,带着小行星一起旋转的飞船启动推进器调整自己的姿态,然后开始回家之旅。

  或许,拖着一颗重达500吨的小行星穿行于太阳系中,最大的挑战在于找到足以胜任的推进动力。为此,团队寄希望于John Brophy,他是JPL的火箭科学家,也是这项研究的另一个共同领导者。从2007年开始,他就已经在研究移动小行星的方法,并设计了一个能胜任该工作的太阳能电推进(SEP)系统。由飞船上搭载的光伏电池提供能源,SEP系统用电来电离氙气,并加速离子,让它们从发动机后方以30千米/秒的速度喷射出去。“你能得到10倍于化学火箭的喷气速度。”Brophy说。他设计了NASA的黎明探测器的商用SEP,这个探测器正在前往矮行星谷神星的路上,他现在正在帮助开发下一代的SEP系统,至少要强大20倍。

  2010年,Brophy和几个NASA的同事们研究如何用SEP为动力的飞船,捕捉一颗10吨重的小行星并把它移动到国际太空站(ISS)。Tantardini建议把小行星停放在月球附近轨道稳定的拉格朗日点上,而KISS团队发现这个目的地是切实可行的。把小行星移动到拉格朗日点或高月球轨道这类更稳定的位置,要比把它拖入地球的引力势阱需要少得多的能量,这意味着飞船可以捕捉大得多的岩石—上至1000吨,而更大的小行星更容易被找到,其特征性质也更容易把握。

  2012年4月,科学家们完成了KISS的可行性研究。在该报告的启发下,NASA委托自己的团队以更高的技术细节继续研究这项任务。在去年年初,该计划成功送达了白宫,奥巴马总统提出在他的2014年NASA预算中,拿出1.05亿美元用于NASA所说的小行星重定向任务(ARM)。“没有人怀疑未来我们最终能够移动一颗小行星,”Brophy说,“对人们来说最惊人的是认识到你现在就能做得到。”

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文章关键词: 小行星轨道采样

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