小天体探测器着陆附着技术研究
发布时间：2023-03-23 13:18:00 来源：文档文库
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航天返回与遥感SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING第40卷第3期2019年6月14
小天体探测器着陆附着技术研究
王立武1,2
戈嗣诚1,2
蒋万松1,2
（1北京空间机电研究所，北京100094）
（2中国空间技术研究院航天器无损着陆技术核心专业实验室，北京100094）
摘要探测器着陆附着技术是小天体探测任务中的关键性技术，关系到任务的成败。文章介绍了美国、欧洲、日本已先期开展的部分小行星、彗星等小天体探测任务，对国内外小天体探测着陆附着技术的研究现状进行了说明。分析了北京空间机电研究所提出的一种用于小行星表面勘测的新概念着陆附着系统，并进行了可控重复附着功能设计和试验，结果表明，新系统能够实现在厘米级粗糙尺度的小行星硬质表面可靠附着。由于新系统的附着模块采用了仿生甲虫爪刺抓附原理设计，其着陆缓冲模块展开折叠比高、着陆稳定性强，研究成果可以为中国小行星探测任务提供技术支撑。
关键词锚定系统爪刺附着机构着陆附着小天体探测
中图分类号:V476文献标志码:A文章编号:1009-8518(201903-0014-10DOI:10.3969/j.issn.1009-8518.2019.03.003
ResearchonLanderAdheringandRecoveryTechnologyforAsteroidExplorationWANGLiwu1,2GESicheng1,2JIANGWansong1,2
（1BeijingInstituteofSpaceMechanics&Electricity,Beijing100094,China）
（2KeyLaboratoryforNondestructiveSpacecraftLandingTechnologyofCAST,Beijing100094,China）
AbstractLandingadheringtechnologiesisanimportanttechnologyinasteroidexplorationmission.Firstly,thispapersummarizedthecurrentresearchofsmallplanetexplorationsoflandingadheringandreentryvehiclesrecoveryinUnitedStates,EuropeandJapan,andthenanalyzedthetechnologyrequirementsforourexplorationmission.Theanchorsystemforasteroidsurfaceexplorationnotonlycanunfoldlargelythaninitialstate,butalsohasanexcellentstability.Furthermoreabionicsmicro-pawlmechanismisdesigned,whichcanadhereoncentimeter-sizeroughnesssurfaceofasteroidreliably.Finallyresearchworkonanchorsystemundermicrogravityenvironmenttechnologyarepresented,whichcansupportourasteroidexplorationmission.
Keywords
anchorsystem;micropiercemechanism;landeradhesion;asteroidexploration0引言
小行星探测是当今深空探测的前沿课题之一，可以为太阳系的形成及演化过程提供线索，对研究地球上的生物起源有重要指导意义；其稀缺物质资源可能成为未来开发和利用的宝库。借助科学探测仪器，可以对地外星体进行更全面的探测，最直接有效的探测方式还是着陆附着探测[1-2]。对小行星探测而言，能够揭开太阳系起源和生命演化进程，促进空间科学和技术应用的发展，为深空探测关键技
收稿日期：2019-01-18
第3期
王立武等:小天体探测器着陆附着技术研究15
术提供验证。
小行星着陆探测能够对星体开展原位深度探测，并能采集目标样品物质带回地球，作更深入的研究。小行星着陆附着系统用于降低着陆探测器在接触小行星表层过程中的冲击过载，保护所携带设备不受损坏，并将着陆器固定于小行星表面，提供钻探或取样设备所需的附着力或力矩，支撑着陆器进行长期表面探测。
由于各类小行星表层结构特性差异很大，其表层结构可为星尘土壤、碎石或坚硬石块等，并且目前人类对其认识相对有限，因此小行星着陆附着系统需要有较大的适应性。我国发布的2030年前深空探测总体实施方案中将小行星探测列为我国未来深空探测的重点之一，对探测器着陆附着技术提出了新的要求，要求在附着力、附着稳定性和机构可靠性方面取得进一步突破。本文对小天体探测器着陆附着机构开展了设计分析及初步试验验证。
1小天体探测着陆附着技术研究现状
当前，小行星探测已成为空间探测热点，美国、俄罗斯、欧空局、日本在小行星探测方面均取得了一定成就，欧空局还实现了首次着陆彗星。小行星和彗星的探测研究现状见表1。
表1小行星和彗星探测研究状况
Tab.1
Reviewsonasteroidsandcomets探测器
发射国家/机构前苏联前苏联日本日本
发射时间/年
1978彗星/小行星
Halley探测情况首次穿过彗尾第一艘接近小行星比Vega1更近小行星发现彗星影响太阳风发现彗星影响太阳风小行星摄像等10种测量在6天摄到多个碎块撞击木星情况尤其日心距2AU内的Encke，Borrelly，HaleBopp等
发现1000多颗掠日彗星
2001年2月12日首次实现在小行星爱神（Eros）表面的软着陆
检验彗星探测的12种新技术，相遇后返回发射1月后丢失2010年采样返回地球
行星
搜集星尘和挥发物，送回地球轨道器飞越记录资料；撞击器，研究小
ISEE-3/ICENASAVega1Vega2SakigakeSuisei1984Halley1984Halley1985Halley1985HalleyHalleyShoemakerLevy9彗星彗星
GiottoESA1985GalileoNASA1989UlyssesNASA/ESA1990SOHONASA/ESA1995小行星“爱神”（Eros）NEARNASA1996DeepSpace1NASA日本
1998BorrellyEncke等
ContourNASA2002Hayabusa2003Itokawa2004Tempel 