借助彗星作为航天器的可行性研究毕业设计.doc

借助彗星作为航天器的可行性研究 学 生 姓 名： ####### 学 号： ####### 指 导 教 师： ####### 1 绪论 1.1 研究背景及意义 彗星曾经被认为是不祥的征兆。但实际上，它们和行星、小行星、尘埃一样只不过是太阳系中的一类天体。虽然如此，但它们却同时也是壮观、有趣、值得研究的天体。就在100年前，1910年4月，哈雷彗星华丽地回归，从距离地球2300万千米远的地方飞过。当时它极为明亮，即便是在都市中也清晰可见。根据计算，哈雷彗星的彗尾会扫过地球，这引发了大范围的恐慌。因为在彗星中探测到了氰，人们担心它会毒死地球上的生物。 观测了解彗星轨迹计算后精准将航天器送上彗星，将助推器放置彗星改造成为航天器将会实现。 1.2 研究现状 人类已经向太阳系中的每一颗行星派出了探测器。但令人惊讶的是，被机器人造访过的彗星的数量也差不多与之相当。它们是：?19P/博雷利彗星：深空1号探测器?1.?81P/怀尔德2号彗星：星尘探测器?2.?麦克诺特彗星：尤利西斯探测器?3.?21P/贾科比尼-青纳彗星：国际彗星探测器?4.?26P/葛里格-斯克杰利厄普彗星：乔托探测器?5.?哈雷彗星：乔托探测器、维佳1号和2号探测器、先驱探测器、翠声探测器?6.?坦普尔1号彗星：深度撞击探测器?。 这其中绝大多探测器都是从彗星附近飞过采集数据。但2005年深度撞击探测器采取了主动出击的策略。它所释放出的撞击体撞上了8千米长、5千米宽的坦普尔1号彗星，扬起了其表面之下的物质供母船上的仪器研究。这一每秒10千米的撞击在彗核上留下了一个直径100米的环形山。? ?2014年欧洲的罗塞塔探测器将会造访67P/丘留莫夫-格拉西缅科彗星，届时它会释放出一个着陆器降落到该彗星的表面。这个任务可以算得上是目前正在进行中的空间任务中最让人兴奋的一个之一。? 2 基础认识 2.1 彗星 太阳系中的一类小天体（Comet），是进入太阳系内亮度和形状会随日距变化而变化的绕日运动的天体，呈云雾状的独特外貌。彗星分为彗核、彗发、彗尾三部分。彗核由冰物质构成，当彗星接近恒星时，彗星物质升华，在冰核周围形成朦胧的彗发和一条稀薄物质流构成的彗尾。由于太阳风的压力，彗尾总是指向背离太阳的方向形成一条很长的彗尾。彗尾一般长几千万千米，最长可达几亿千米。彗星的形状像扫帚，所以俗称扫帚星。彗星的运行轨道多为抛物线或双曲线，少数为椭圆。目前人们已发现绕太阳运行的彗星有 1600 多颗。著名的哈雷彗星绕太阳一周的时间为 76 年。 2014 年 2 月 21 日，日本京都产业大学的研究小组发现彗星上有氨的存在。根据必威体育精装版报道称：科学家们近日在追踪“67P/楚留莫夫－格拉希门克”彗星的罗塞塔号飞行器上发现了属于该彗星的一些化学残留物。科学家使用探测器对这些化学物质进行分析后，发现其主要成份为氨、甲烷、硫化氢、氰化氢和甲醛。由此，科学家得出结论称，彗星的气味闻起来像是臭鸡蛋、马尿、酒精和苦杏仁的气味综合。 2.1.1 起源 除了一些周期性的彗星外，不断有开放式或封闭式轨道的新彗星造访内太阳系。新彗星来自何处？这个问题就要从太阳系的形成谈起了。 （1）太阳系的起源　 太阳系的前身，是气体与尘埃所组成的一大团云气，在 46 亿年前，这团云气或许受到超新星爆炸震波的压缩，开始缓慢旋转与陷缩成盘状，圆盘的中心是年轻的太阳。盘面的云气颗粒相互碰撞，有相当比率的物质凝结成为行星与它们的卫星，另有部份残存的云气物质凝结成彗星。 当太阳系还很年轻时，彗星可能随处可见，这些彗星常与初形成的行星相撞，对年轻行星的成长与演化，有很深远的影响。地球上大量的水，可能是与年轻地球相撞的许多彗星之遗产，而这些水，后来更孕育了地球上各式各样的生命。 太阳系形成后的四十多亿年中，靠近太阳系中心区域的彗星，或与太阳、行星和卫星相撞，或受太阳辐射的蒸发，己消失迨尽，我们所见的彗星应来自太阳系的边缘。如假设残存在太阳系外围的彗星物质，历经数十亿年未变，则研究这些彗星，有助于了解太阳系的原始化学组成与状态。 （2）彗星的起源 彗星的起源是个未解之谜。有人提出，在太阳系外围有一个特大彗星区，那里约有 1000 亿颗彗星，叫奥尔特云，由于受到其它恒星引力的影响，一部分彗星进入太阳系内部，又由于木星的影响，一部分彗星逃出太阳系，另一些被“捕获”成为短周期彗星；也有人认为彗星是在木星或其它行星附近形成的；还有人认为彗星是在太阳系的边远地区形成的；甚至有人认为彗星是太阳系外的来客。因为周期彗星一直在瓦解着，必然有某种产生新彗星以代替老彗星的方式。可能发生