动能撞击防御小天体的撞击效应研究

扫码查看

原文链接

NETL

中文摘要：本文以动能撞击防御小天体为背景，基于点源理论对真实尺度的动能撞击小天体成坑规律、动量传递因子及地球撞击坑的撞击体反演进行研究。主要包括: 1.对动能撞击小天体的成坑规律和动量传递因子参数敏感性进行研究，可为开展动能撞击防御小天体任务设计提供参考。本文在撞击坑标度律和动量传递因子标度律理论模型基础上，控制撞击器和小天体特性参数取值范围，分别以引力主导和强度主导，分析了撞击器和小天体特性参数对撞击成坑及动量传递因子的影响规律。结果表明:在引力主导和强度主导时，撞击体和小天体特性参数对撞击坑半径、质量、体积和溅射物速度、质量以及动量传递因子存在较为复杂的敏感性和相关性，且受小天体结构孔隙率和内聚强度的影响。 2.对不同动能撞击方案下的撞击成坑规律和动量传递规律进行研究。本文根据撞击成坑和动量传递因子理论模型，选择Apophis小行星为目标小天体，分析经典动能撞击、末级动能撞击和加强型动能撞击等三种不同方案下的撞击成坑规律和动量传递规律。结果表明:不论是引力主导还是强度主导，在这三种不同方案中，加强型动能撞击方案的撞击成坑效应是最显著的，可以直接将目标小天体撞碎。相同动能撞击方案下，当小天体为碎石堆结构时，小天体结构孔隙率增加对撞击坑尺寸、质量的提升影响较大，同时，撞击产生的溅射物分布有着不同的规律性，孔隙率增加会降低溅射物速度，而提升溅射物质量。当小天体为单体岩石结构时，其对应的动量传递因子形成规律比较显著，而碎石堆结构对应的动量传递因子取值较小，且基本不变。 3.对不同类型小天体下的成坑规律和动量传递规律进行研究。本文根据理论模型，选择选择Ryugu小行星（C型）、Apophis小行星（S型）以及1950DA小行星（X型）作为目标小天体，分析末级动能撞击方案下的撞击成坑规律和动量传递规律。结果表明:C型、S型和X型等三种不同类型小行星，产生的撞击坑半径、深度、撞击坑体积、溅射物速度和动量传递因子排序:C型＞S型＞X型;而产生的溅射物质量排序:C型＜S型＜X型。 4.对依兰撞击坑撞击体的特性反演进行研究。本文根据溅射物分布理论模型，对依兰撞击坑形成之初的溅射物分布进行了分析计算，同时，根据撞击坑反演解析模型，对依兰撞击坑的撞击体参数进行解析反演和蒙特卡洛采样仿真，得出依兰撞击坑对应的彗星撞击体和小行星撞击体参数的概率分布。仿真结果表明:依兰撞击坑若是彗星撞击而成，那么撞击体的密度在1150～1500kg/m3之间，直径在79.48～100.30m之间，撞击速度在17.71～22.56km/s之间，撞击角超过72.9°;若是小行星撞击而成，那么撞击体直径在28.12～98.22m之间，撞击角超过41.1°。

作者：

周琪

展开 >

关键词：

近地小行星防御动能撞击成坑规律动量传递因子依兰撞击坑点源理论

授予学位：

硕士

学科专业：

飞行器设计

导师：

郑建华；李明涛

学位年度：

2021

学位授予单位：

中国科学院大学

语种：

中文

中图分类号：