北理工掠影：小天體探測之夢何時實現？

　　北京理工大學有著航空航天研究輝煌的歷史。上世紀50年代為我國“兩彈一星”事業做出了重要貢獻。進入二十一世紀，從載人航天工程到嫦娥工程都體現了北京理工大學執著不息的探索。學校于2006年成立了宇航科學技術學院，2008年重組宇航學院(包括“航空宇航科學與技術”和“力學”兩個一級學科博士學位授權點和博士後流動站，下設飛行器工程系、飛行器控制係、發射與推進工程系和力學系)。同時為加速深空探測領域研究工作的開展，成立了深空探測技術研究所，重點開展小天體探測相關技術的研究。

　　小天體是指圍繞太陽運轉但不符合行星和矮行星條件的天體，主要包括小行星、彗星等，探測小天體可對研究太陽系形成、行星演化、地球和生命起源等提供重要線索；同時對掌握小天體運動規律、避免小天體碰撞地球具有重要意義。

　　6500萬年前，一顆直徑約10公里、質量為100億噸的小行星撞擊到地球表面，造成當時全球氣候、環境、生態的災變，使恐龍及其他生物種類滅絕。目前美國國家航空航天局(NASA)、歐洲空間局(ESA)和一些相關機構都在對那些可能危及地球的小天體加強監測跟蹤，尋找避免小天體碰撞地球的解決方案。

　　北京理工大學科研人員針對深空探測中的小天體目標，開展了軌道設計與優化、自主導航與控制、小天體軌道改變方案等關鍵技術攻關，並於2010年初通過國家航天局，向國際“近地天體問題工作組”提交了我國在小天體領域開展研究工作的進展報告。

　　小天體探測是21世紀深空探測活動的主要內容之一，北京理工大學研究者提出了我國開展小行星探測的多目標多任務探測方案總體思路——即選擇I-var小行星為主要環繞或著陸探測目標，在到達Ivar小行星之前，中途從兩顆小行星附近飛過，通過攜帶的科學儀器對其進行遙感和遙測，這是我國第一個“一探三”的小行星探測總體方案構想。

　　為實現“一探三”小天體探測，研究人員對飛行歷程進行了週密規劃：

　　2016年9月，小天體探測器從地球出發，進入星際飛行軌道，2017年7月，到達Reiji小行星，進行相應的科學探測；之後探測器上攜帶的發動機點火，進行一次深空機動，使探測器于2018年7月回到地球附近,利用地球引力的作用,改變探測器的飛行軌道，使其于2019年7月飛過 Ivashov小行星；之後再次進行發動機點火，改變探測器的飛行方向，使其可以在2020年6月與目標小行星I-var交會，並進行減速制動，進行環繞探測或著陸探測。另外對於選擇的Ivar小行星，在2021年9月還會出現一次較佳的探測器發射機會。

　　相關成果刊登于Earth，Moon and Planets、Journal of Guidance Control and Dynamics、Advance in Space Re-search和《中國科學》等雜誌。

　　在接近形狀不規則、質量分佈不均勻、物理參數不確知的小天體時，如何安全、準確地登陸到目標表面呢？國家國防科技工業局科技委主任欒恩傑院士形象地將其歸結為“雙零條件”，即，“登陸”小天體時探測器和目標小天體的相對速度和相對距離需要同時趨於零。日本于2003年發射的“隼鳥”號小行星探測器經過七年的艱難太空旅行，于2010年6月13日返回地球，完成了人類首次小行星採樣返回任務。但是由於“登陸”小行星時沒有滿足“雙零條件 ”，導致“隼鳥”號沒能按照計劃于2007年夏季返回地球。北京理工大學科研人員完成了可進行“登陸”過程模擬與演示的半物理倣真試驗系統。在下一個五年計劃，北京理工大學將提出我國首個登陸小行星採樣的“生物之星”任務目標與軌道方案。

　　值得關注的是，月球探測的成功實施邁出了中國開展深空探測的第一步。目前，北京理工大學正在與國內外相關研究機構開展合作，對多任務多目標小行星探測方案、火星與小行星聯合探測方案、基於我國月球探測工程後續任務的小行星探測方案開展論證工作。截止目前，崔平遠教授又收到了參加 2011年國際宇航科學院行星防禦會議規劃委員會的邀請。我們相信在不遠的未來，作為“登陸小天體”的重要成員，我國的小天體探測之夢一定會實現。 王穎