技术特征：
1.一种撞击近地小行星的方法，其特征在于，利用pock-chop图确定发射窗口，设置优化变量的范围，依据动力学模型计算观测器和撞击器的轨道，得到任务节点的位置速度参数；利用遗传算法与局部搜索相结合的模型进行优化，得到小行星偏转距离最大的任务轨道模型，确定发射时刻和撞击时刻。2.根据权利要求1所述撞击近地小行星的方法，其特征在于，所述动力学模型考虑以太阳为中心的二体引力模型，和包括八大行星和冥王星、月球的第三体引力摄动模型，计算公式如下：其中，r为航天器或小行星的日心距离；u为引力常数；d
i
为第i颗行星的日心距离；r
′
i
表示第i颗行星到航天器或小行星的位置矢量；i从1到10分别代表水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星、月球；a
re
表示相对论效应导致的摄动加速度，是在高速问题中，广义相对论对牛顿力学的修正。3.根据权利要求2所述撞击近地小行星的方法，其特征在于，采用所述动力学模型，选取的优化变量为发射时刻t
d
和撞击时刻t
i
；优化目标为小行星的近地距离r
ca
，约束考虑发射c3、撞击时航天器质量m
sc
(t
i
)、发射场赤纬de、撞击时小行星视星等v：subject to c3<50,de>28.5,m
sc
(t
i
)>750,v<24利用pock-chop图确定发射窗口后，参考发射窗口设置优化变量t
d
和t
i
的范围，在模型中设置如下罚函数对优化进行约束：考虑火箭运载能力的约束发射c3不能超过50km2/s2；考虑发射场约束，发射赤纬不能低于28.5
°
；考虑偏转效果，撞击器质量不能低于750kg；考虑地面可观测性，撞击时刻小行星视星等不能大于24；在上述约束下，优化t
d
和t
i
，找到偏转距离最大的解；采用遗传算法与局部最优搜索相结合的优化算法，在遗传算法中每隔多代将最优个体所在区间进行一次局部最优搜索，将本代中的最优个体替换为局部最优搜索的结果，在下一代遗传算法中作为亲代进行优化。4.根据权利要求3所述撞击近地小行星的方法，其特征在于，所述遗传算法与局部最优搜索相结合的优化算法具体流程为：第一步，在优化变量的给定范围内生成初始种群；第二步，判断约束条件是否符合，符合则继续；不符合则直接利用罚函数计算优化目标；第三步，利用高精度轨道递推模型计算偏转后小行星的近地距离；第四步，判断代数是否为5的倍数，是则进行一次局部最优搜索，将本代最优个体进行替换后输出作为下一代的亲代种群；否则直接进入下一代计算；第五步，判断是否符合终止条件，符合则停止，输出结果；不符则进行新一轮优化。5.根据权利要求1所述撞击近地小行星的方法，其特征在于，确定发射窗口后，利用轨
道转移模型确定探测、撞击、评估的任务节点时间。6.根据权利要求5所述撞击近地小行星的方法，其特征在于，采用圆锥曲线拼接法进行所述轨道转移模型的设计。7.根据权利要求1所述撞击近地小行星的方法，其特征在于，包括：(1)利用pock-chop图确定发射窗口；(2)一箭双星进入共振轨道；一箭双星发射撞击器和观测器进入小行星共振轨道；(3)观测器飞越小行星进行探测；(4)撞击器撞击小行星，观测器监控撞击过程；(5)观测器重访飞越，评估撞击效果；每隔一个共振周期，观测器重访飞越小行星进行观测评估。8.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6中任一项所述的方法。9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序当被处理器执行时使所述处理器执行如权利要求1至6任一项所述的方法。
技术总结
本发明提供了一种撞击近地小行星的方法，包括：利用pock-chop图确定发射窗口，设置优化变量的范围，依据动力学模型计算观测器和撞击器的轨道，得到任务节点的位置速度参数；利用遗传算法与局部搜索相结合的模型进行优化，得到小行星偏转距离最大的任务轨道模型，确定发射时刻和撞击时刻。具体撞击过程为：从地球一箭双星发射撞击器和观测器，首先观测器飞越小行星实施近距离抵近探测；然后撞击器撞击小行星；最后观测器重访飞越进行效果评估。之后每隔一个共振周期，观测器重访飞越小行星，获得更为准确可靠的数据。本方法利用一发火箭在3到5年完成“探测-撞击-评估”任务，可以实现低成本、高效率完成动能撞击在轨验证任务。高效率完成动能撞击在轨验证任务。高效率完成动能撞击在轨验证任务。
技术研发人员：王楷铎 李明涛 郝志鑫
受保护的技术使用者：中国科学院国家空间科学中心
技术研发日：2022.05.18
技术公布日：2022/9/2