快捷搜索:  www.ymwears.cn

设计更好的小行星探测器

美国宇航局最近的小行星探测任务收集了有关太阳系早期演化、行星形成以及地球上生命起源的重要数据。这些任务还提供了关键的信息,以使可能撞击地球的小行星偏转。

像奥西里斯-雷克斯号到小行星Bennu的任务和Hyabusa II号到琉球的任务,通常都是由机器人探险者执行的,他们会向地球发回图像,显示复杂的小行星表面有裂缝、盘绕的巨石和碎石田。

为了更好地了解小行星物质的行为并设计出成功的机器人探测器,研究人员首先必须确切地了解这些探测器在小行星着陆时是如何影响小行星表面的。

在一篇发表在《伊卡洛斯,罗切斯特大学的研究人员的物理学和天文学部门,包括爱丽丝Quillen、物理学和天文学教授和埃斯特万·赖特,Quillen研究生的实验室,进行了实验室实验,以确定当探险者和其他对象联系复杂,颗粒表面在低重力环境中。他们的研究为提高小行星数据收集的准确性提供了重要资料。

莱特说:“控制探测机器人对任务的成功至关重要。”“我们希望避免着陆器被困在自己的着陆点上,或者可能从表面弹回,进入一个非预期的方向。”它也可能是理想的探险家跳过表面进行长距离旅行。”

研究人员在实验室里用沙子来代表一颗小行星的表面。他们用弹珠来测量物体如何以不同角度撞击沙质表面,并用高速视频来拍摄弹珠,以追踪弹珠与沙子碰撞时的轨迹和旋转。

“像沙子这样的颗粒状材料在受到冲击时通常具有很强的吸收能力,”Quillen说。“就像炮弹在水面上弹跳一样,被推下的沙子就像扫雪机前面的雪一样,会把沙子提起,使它从表面跳开。”

研究人员建立了一个包含弗劳德数的数学模型,这是一个依赖于重力、速度和大小的无量纲比率。通过用弗劳德数对模型进行缩放,研究人员能够将从实验中获得的知识应用到低重力环境中,比如那些在小行星表面发现的环境。

莱特说:“我们发现,在接近逃逸速度的情况下——逃逸速度是物体摆脱引力的速度——如果不是大多数的话,许多岩石和大石头可能会在小行星上弹跳。”

这一结果解释了为什么小行星表面会有散布的巨石和岩石,而且它们还会影响机器人在小行星表面成功着陆的角度。

“在小行星表面着陆的机器人任务需要控制着陆的时间,这样它们就不会弹跳,”Quillen说。“机器人可以通过使碰撞角度接近垂直、将碰撞速度降低到一个很小的值,或者使碰撞速度大到足以形成一个深坑,使探测机器人不会弹回。”

您可能还会对下面的文章感兴趣: