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用于小行星和彗星核心任务的小型全范围激光雷达
摘要：我们报告了一种新型空间激光雷达的开发，该雷达专为执行小型行星体任务而设计，用于地形测绘和样本采集或着陆支持。该仪器设计为具有宽动态范围，并针对不同任务阶段提供多种操作模式。激光发射器由光纤激光器组成，该激光器通过归零伪噪声 (RZPN) 代码进行强度调制。接收器通过将检测到的信号与 RZPN 内核关联来检测编码脉冲序列。与常规伪噪声 (PN) 激光雷达不同，RZPN 内核在激光发射窗口外设置为零，从而消除了接收器积分时间内的大部分背景噪声。该技术允许使用低峰值功率但高脉冲率的激光器（例如光纤激光器）进行长距离测距而不会产生混叠。激光功率和探测器的内部增益均可调整，以提供宽测量动态范围。激光调制代码模式也可以在轨道上重新配置，以优化针对不同测量环境的测量。接收器采用多像素线性模式光子计数 HgCdTe 雪崩光电二极管 (APD) 阵列，在近红外至中红外波长范围内具有近量子极限灵敏度，许多光纤激光器和二极管激光器都在此波长范围内工作。该仪器采用模块化和多功能设计，主要采用光通信行业开发的组件构建。
新型 3U 独立立方体卫星架构，用于自主近地小行星飞行
摘要：本研究旨在提出一种新型立方体卫星架构，旨在探索近地小行星。小型卫星商用现货技术的快速发展是过去十年航天工业的特点，利用这一特点设计出一款 3U 立方体卫星，能够提供足以改善目标小行星数据集的基本科学回报。概述了每个子系统的当前可用技术，然后根据任务约束选择组件。首先介绍典型的小行星飞行任务以及系统和性能要求。然后严格分析每个特征子系统，并提出建议的配置，表明仅在 3.9 千克湿重和 385 米/秒总 ∆ V 范围内即可实现任务可行性。
组装式动能撞击器，用于将航天器与运载火箭末级结合偏转小行星
小行星撞击对地球上的所有生命都构成了重大威胁，使小行星偏离撞击轨迹是减轻威胁的重要方法。动能撞击器仍是使小行星偏转的最可行方法。然而，由于发射能力的限制，质量有限的撞击器只能给小行星带来非常有限的速度增量。为了提高动能撞击器策略的偏转效率，本文提出了一种新的概念，即组装式动能撞击器（AKI），即将航天器与运载火箭末级结合在一起。即运载火箭末级将航天器送入预定轨道后，不再进行航天器与火箭的分离，航天器控制AKI撞击小行星。通过充分利用运载火箭末级的质量，撞击器的质量将得到增加，从而提高偏转效率。依据长征五号运载火箭的技术参数，为验证AKI方案的威力，设计了偏转贝努小行星的飞行任务。仿真结果表明，与经典动能撞击器（CKI，执行航天器与火箭的分离）相比，增加运载火箭末级质量可使偏转距离增加3倍以上，缩短发射准备时间至少15年。在要求相同偏转距离的情况下，增加运载火箭末级质量可使发射次数减少为CKI发射次数的1/3。AKI方案使得在10年的发射准备时间内以非核技术防御类似贝努的大型小行星成为可能。同时，单颗长征五号火箭在10年发射周期内可以将直径140米小行星的偏转距离由不足1个地球半径提高到超过1个地球半径，意味着小行星偏转任务可靠性和效率的提高。
LICIACube 参与 DART 任务：捕获小行星撞击...
在行星防御计划框架内，NASA 开发了双小行星重定向测试 (DART) 任务，意大利航天局也参与其中。DART 的航天器将充当动能撞击器，故意撞击 Didymos 双星系统（即 Didymos-B）的小卫星，而撞击的影响将由一颗小型卫星、用于小行星成像的意大利轻型立方体卫星 (LICIACube) 和地面望远镜观测。意大利航天局 (ASI) 的一项任务 LICIACube 将以大约 6.5 公里/秒的相对速度飞行，它将记录撞击的影响、陨石坑和碰撞产生的羽流的演变。LICIACube 必须保持小行星的指向角速度约为 10 度/秒，以便从靠近 Didymos-B 表面的小行星旁飞过。LICIACube 获取的图像将通过自主导航算法在机上进行处理，以识别小行星系统并控制卫星姿态。他们还将为科学界提供帮助，并为航天局率先发起的行星防御计划提供反馈。这项深空任务基于一个规模小但技术含量高的平台，其开发由意大利科技界和科学界共同参与。
小行星任务的人文方面
众所周知，许多小行星都与地球距离较近，其中一些可能蕴藏着宝贵的资源。因此，可以合理地推测，小行星采矿在未来将成为一项商业业务。2016H03，又名 469219 Kamooalewa，就是这样一颗大小为 100 米的小行星。这颗特殊的小行星与地球的距离约为与月球距离的 40 到 100 倍，其轨道使其成为地球的准卫星。这意味着它绕太阳运行的方式与绕地球运行的方式相同。据推测，对该小行星的探索任务已经完成，并发现了大量宝贵的资源。建立采矿作业并将资源运回地球被认为是可行的，而且会有利可图。然而，为了建立自主作业，似乎有必要将人类送上小行星。这是一个挑战，因为从未有载人进行过这样的深空任务。