小行星与彗星—近地小行星,主带小行星和彗星之间相互关系探讨

小行星和彗星都是太阳系中的小天体,而近地小行星又是小行星中特殊的一类。近年来对近地小行星的观测和研究已全面开展,这已成为当今太阳系研究的前沿领域之一。本文初步探讨太阳系中不同小天体之间的关系:1.小行星与短周期彗星之间的关系;2.近地小行星与主带小行星和短周期彗星之间的关系。最近的观测研究表明某些小行星可能是由彗星演变来的,而某些近地小行星可能来源于主带小行星和死亡的彗核。     

埃尔塔宁小行星质量的下限估计

埃尔塔宁小行星是一颗２１５ 万年前在南太平洋撞击地球的小行星,它也是目前唯一的深海区与地球碰撞的小行星。根据埃尔塔宁号和Ｐｏｌａｒｓｔｅｒｎ 号海洋调查船在陨击海区勘查的小行星残骸分布密度,我们估计埃尔塔宁小行星质量为２ ．３ ×１０１３ｇ ,对应于它的直径为０ ．２３ 公里。这比Ｋｙｔｅ 等人（１９８８） 估计的质量小了１０ 倍,然而它更接近埃尔塔宁小行星撞击事件的实际情况,可以作为埃尔塔宁小行星质量下限和半径下限更合理的估计值。     

短期威胁小行星

为更明确近地小行星撞击地球威胁的监测预警需求, 提出了"短期威胁小行星"的概念, 即未来100yr内可能对地球造成撞击威胁且等效直径大于10m的近地小行星. 以目前已发现的756颗短期威胁小行星为基础, 分析短期威胁小行星的轨道分布特点, 研究显示其与一般近地小行星的轨道分布存在差异, 短期威胁小行星的轨道半长轴更集中于1au, 轨道面更集中于黄道面. 基于近地小行星的数量模型, 初步建立了短期威胁小行星的数量估计模型, 并预估了未来100yr内存在撞击可能的短期威胁小行星的总体数量. 短期威胁小行星的特定研究对制定近地小行星搜巡监测策略有重要意义.     

小行星的搜寻和定轨

本文简要介绍了与小行星有关的一些基本知识和在小行星搜寻方面的国际进展情况 ,侧重与ASTROD项目有关的内容。并介绍了与小行星定轨有关的网络资源     

小行星YORP效应的观测研究现状

YORP效应由不规则形状小行星在太阳辐射下的局部反冲力差异导致的净力矩所引起,长期作用可以改变小行星自转状态.从小行星YORP效应的科学意义和研究概况出发,阐述了YORP效应对小行星演化的重要性,并详细介绍了小行星YORP效应的理论基础和观测研究现状.目前仅有6颗小行星的YORP效应被观测证实,并计算得到由YORP驱动...     

共振在近地小行星轨道演化中的作用

本文采用了合理的力学模型和可靠的计算方法,研究了近地小行星轨道运动,揭示了共振（轨道共振和长期共振）在其轨道演化中的作用,并初步探讨了近地小行星的起源问题。     

地月DRO星载光学测量近地小行星轨道确定

针对地基光学监测系统对近地小行星在近太阳方向的监测存在盲区的问题,提出了远距离逆行轨道(Distant Retrograde Orbit,DRO)天基光学平台对近地小行星进行跟踪定轨的方法.通过可视性分析,筛选仿真观测数据,利用美国宇航局喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory,JPL)公布的小行星初始轨道信息对不同轨道类型的目标天体进行轨道确定,将计算结果与参考轨道对比分析.仿真结果表明:在测量精度2角秒,定轨弧长3年的情况下,DRO平台对仿真算例中所选择的近地小行星的定轨精度可以达到几十公里量级,其中Atira型轨道精度可达10公里以内.由此可见,DRO天基平台对近地小行星具有较好的监测能力,定轨精度能实现对目标小行星的精确跟踪,并对其进行轨道预报.     

特殊近地小行星1989FC的轨道研究

阿波罗型小行星1989 FC于1989年3月23日(ET)几乎掠地而过,与地球近达0.0046AU,创小行星近地纪录,引起人们极大的关注与兴趣。本文考虑九大行星、月球的精确摄动与广义相对论效应,精确地计算研究了这颗特殊近地小行星在未来一世纪内轨道的动力学演变,发现在2051年3月24.25日(ET),此星还将再次非常接近地球达0.012AU,但不会极度接近以致碰撞,届时将是对1989 FC作观测研究以致空间开发利用的有利时机。     

如何应对近地小行星撞地的威胁

2012年1月27日,一颗公共汽车大小的小行星与地球擦肩而过,距离地球最近时只有6万千米。这颗名为“2012BX34”的小行星位列20颗最接近地球的小行星之首。尽管它没有对地球造成威胁。但再次向地球人敲响了警钟,要加速研究如何防止近地小行星撞击地球的方法和技术了,因为小行星撞击地球是世界上四大突发巨大灾难之一,早晚有一天会撞击地球。     

近地小行星轨道演化的研究

本文主要阐述了近年来我们在近地小行星轨道演化研究所获得的一些基本结果,即合理的力学模型和相应的有效算法,并以实际预报算例与有关权威性的结果作了比较,证实这些研究结果确实是可信的。     

主带小行星深空探测可接近性与多目标探测轨道的实现

小行星探测是当前深空探测的热点之一,探测目标的可接近性又是探测任务首先要解决的问题.根据直接转移轨道方式下太阳系中可以探测到的区域和小行星的空间分布,确认发射能量C_3=50 km~2/s~2的直接转移轨道,可以探测大部分主带小行星;使用少量的速度修正还能够实现多目标飞越任务.同时指出,这种多目标的飞越可以达到△V-EGA轨道方案中的深空机动同样的效果,经地球引力助推,以较小能量实现小行星伴飞或更遥远小行星的探测;据此提出了一个探测器先飞越多颗主带小行星,然后借助地球引力助推探测更遥远小行星的轨道设计方案,并给出了设计实例.     

小行星初轨计算的Fortran程序设计

由改进的Laplace和Gauss方法分别给出小行星初轨计算的程序,通过两程序的比较测试得出结论——两方法适用于三次长时间间隔的角观测资料。为实现一天内角观测资料的小行星初轨计算与位置预报,对改进的Laplace方法流程进行了调整。通过增加迭代方程右矩阵的调整,预报结果可用于指导小行星的跟踪观测,文中给出调整后的流程图及预报效果数值验证。     

小行星(360)Carlova自转参数的测定

小行星自转参数的资料不仅可以为小行星碰撞演化提供数据,还可以为太阳系的演化研究提供依据．利用云南天文台1米望远镜对主带碳类小行星(360)Carlova进行了新的CCD测光观测,结合前人的测光资料,利用Epoch-方法对(360)的自转参数进行了反演计算,得到该小行星自转的恒星周期为0．25780417±0．00000003天,自转轴的黄道坐标为(95°±3,°40°±1°)．新的结果与前人的结果相比较为一致,其精度稍高于以前的估算结果．     

Flora小行星族自转特性研究

小行星族作为灾变碰撞的残留物,其基础物理性质提供了其母体以及后续演化信息.其中轨道以及自转特性分别反映了Yarkovsky效应以及Yarkovsky-O’Keefe-Radzievskii-Paddack效应(YORP效应)对于小行星族演化的影响.基于小行星光变数据库(Asteroid Lightcurve Database),通过对Flora小行星族自转速率分布进行研究,发现随着直径减小,族成员自转速率倾向于主要集中在3–5 d^-1的范围内.同时,可以注意到Flora小行星族整体表现出更倾向于顺行自转状态的现象,但对于轨道半长轴小于2.2au的成员来说,其顺行自转与逆行自转状态成员数目比接近于近地小行星中顺逆行自转状态源1:3的比例;此外,对于轨道半长轴大于2.2 au且具有顺行自转状态的部分族成员,在轨道半长轴-绝对星等分布中表现出聚集现象,并在聚集区域中有9颗成员展现出类似Slivan状态特征.     

小天体离散元仿真软件的搭建与测试

小天体探测是当今太阳系探测的一大热点, 对小行星演化的研究有助于人们了解太阳系的起源. 演化研究的一项重要内容是小天体结构的演化, 即小天体在多种力学机制作用下自身形状与结构的演化. 在小天体碎石堆结构的假设之下, 一种比较常见的模拟小天体结构演化的方法是离散元仿真算法(Discrete Element Method, DEM), 目前国内外有数个团队开发了相关算法软件. 本文介绍了团队开发的《基于DEM仿真算法的多粒子系统模拟软件》的基础理论、实现方法以及加速算法, 并使用二体接触模型、声速传播仿真、小行星内部压强、小行星旋转稳定性仿真算例验证了算法的可靠性.     

飞行器近小行星轨道动力学的特点及研究意义

该文在介绍小行星及对其探测意义的基础上,以NEAR、Muses-C(Hayabusa)小行星探测器为例,重点分析了飞行器与小行星距离较近时(near asteroid)的动力学环境及其对环绕小行星飞行的飞行器设计的影响.并以旋转的二阶二次重力场和小行星Castalia为例,进一步阐述近小行星轨道动力学的一些特点和结论.此外,还给出了小行星探测的一些建议和设想.     

小行星网络数据库发展评述

评述了近年来国际上与小行星相关的网络数据库的发展概况和意义。概要介绍了小行星轨道数据库、小行星测光数据库、小行星红外数据库、近地小行星数据库和小行星综合数据库的开发成果和应用价值，以及基于小行星数据库的历表服务；展望了小行星网络数据库的发展趋势。     

主带小行星的动力学模拟

采用接近真实太阳系的动力学模型,对主带小行星的动力学演化进行了数值模拟。计算的起始时间是儒略日JD=2.4540005×10~6,计算的时间长度为100万年。力学模型采用n+m体模型,计算程序基于小行星轨道演化的软件Orbit9。对演化结果进行分析可以发现测试粒子与木星的平运动共振对测试粒子稳定性的不同作用,以及在2:3、3:4共振处不同初始ω值对测试粒子演化结果的影响。     

近地小行星轨道演化的研究现状

近地小行星由于与地球的特殊关系为世人所瞩目, 对其研究始于５０ 年代, 近年来已成为太阳系动力学中的一个热门课题。全面地介绍了近年来关于近地小行星（ 小天体） 的研究状况, 包括对近地小行星轨道演化的研究方法和主要结果。阐明了在轨道演化过程中相应力学模型的选取、有关数值方法的引用以及积分步长变化的处理等具体问题, 并介绍了轨道长期共振的作用以及对这种共振的处理方法, 最后给出了根据目前研究所知的与地球轨道距离最近的一些小行星的轨道特征等。     

天球参考架零点的测定（Ⅱ）：小行星可观测弧段长度

全轨道均匀分布的小行星观测对天球参考架零点的测定，以及其它一些相关课题的研究非常有利。本文就低纬子午环的观测能力，计算分析了小行星在全轨道观测的星等范围和弧段分布，给出了可观测弧段长度的计算公式，并进行了模拟计算。