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第1章 “深度撞击”计划：在彗核上进行的一次大型主动实验1

1.1历史与简介1

1.2我们所未知的3

1.2.1质量及相关参数3

1.2.2结构特性3

1.2.3分化和演变4

1.2.4最终状态5

1.3其它的相关任务简介5

1.4“深度撞击”计划概述6

1.4.1项目的科学目标和成功标准7

1.4.2科学仪器与相关任务概述8

1.4.3需要进行的测量11

1.5撞击目标的选择13

1.6我们将了解的15

1.6.1质量及相关参数15

1.6.2结构特性15

1.6.3分化和演变16

1.6.4最终状态16

1.6.5其它可能的结果16

1.7总结17

参考文献17

第2章 “深度撞击”任务设计20

2.1任务概述20

2.2撞击目标：坦普尔1号彗星22

2.3备选目标23

2.4系统概述25

2.4.1运载火箭25

2.4.2探测器系统25

2.4.3撞击器26

2.4.4有效载荷26

2.4.5自主导航软件27

2.5轨道描述27

2.5.1行星际轨道27

2.5.2交会轨道30

2.6任务阶段和关键事件31

2.6.1发射阶段31

2.6.2试运行阶段32

2.6.3巡航阶段32

2.6.4接近阶段33

2.6.5撞击阶段33

2.6.6回传阶段34

2.7延伸任务35

参考文献36

第3章 “深度撞击”中的探测仪器综述37

3.1引言38

3.2需求与任务目标40

3.3仪器设计42

3.3.1光学与机械设计43

3.3.2热设计50

3.3.3探测仪设计51

3.3.4电子设备和软件54

3.4数据格式和传输通道61

3.5集成与测试70

3.5.1机械集成与测试70

3.5.2电子元器件与软件集成测试72

3.5.3预期性能及测试所得的性能72

3.5.4操作注意事项80

3.6结论81

参考文献81

第4章 “深度撞击”任务中的自主导航技术82

4.1引言82

4.1.1任务概述82

4.1.2飞越器系统83

4.1.3撞击器系统85

4.1.4撞击器瞄准策略选择85

4.2自主导航系统86

4.2.1图像处理87

4.2.2轨道确定88

4.2.3撞击器瞄准机动89

4.3自主导航的预期性能93

4.3.1彗核测试模型开发93

4.3.2自主导航的重要假设与误差源95

4.3.3撞击器瞄准机动结果98

4.3.4飞越器的关键结果99

4.4结论103

参考文献103

第5章 坦普尔1号彗星的观测历史及其运动特性105

5.1引言：9P／坦普尔1号周期彗星的轨道观测历史105

5.2 9P／坦普尔1号彗星的非引力加速度模型108

5.3“深度撞击”将导致的轨道摄动109

5.4“深度撞击”产生的撞击坑可能造成的轨道摄动110

5.5“深度撞击”时的地基观测环境111

5.6结束语113

参考文献115

第6章 坦普尔1号彗核的工作特性116

6.1引言117

6.2彗核总体特性117

6.2.1平均密度118

6.2.2彗核尺寸120

6.2.3彗核形状123

6.2.4自转状态124

6.2.5自转轴方向126

6.2.6估计质量、当地引力和逃逸速度127

6.2.7颜色和光谱特性128

6.3彗核表面及内部预期特性129

6.3.1活跃区域129

6.3.2表面形态129

6.3.3彗核成分131

6.3.4物质强度131

6.3.5表面及内部结构132

6.4结论133

参考文献134

第7章 坦普尔1号的彗发137

7.1引言137

7.2目前对坦普尔1号彗发的认识139

7.2.1彗发的气体成分139

7.2.2彗发的尘埃成分144

7.3对于“深度撞击”任务的应用价值152

7.3.1探测器轨迹及目标捕获152

7.3.2任务风险最小化及尘埃影响预估154

7.4对撞击情况的预期156

7.4.1目标类型156

7.4.2彗发观测157

7.4.3撞击对彗发的长期效应158

7.5结论160

参考文献161

第8章 基于“深度撞击”任务的彗星地质遥感164

8.1引言164

8.2研究方案164

8.3彗星的表面形态167

8.3.1消蚀特性167

8.3.2风化层170

8.3.3断层、裂缝和结构171

8.3.4撞击坑171

8.4彗核组成单元172

8.5结论173

参考文献174

第9章 “深度撞击”产生的撞击坑尺寸和光学特性估计176

9.1引言176

9.2撞击坑尺寸的计算方法178

9.2.1概述178

9.2.2换算关系178

9.2.3低密度、多孔性目标（PR模型）181

9.2.4低密度、可压缩性目标（UR模型）182

9.3“深度撞击”计划中撞击坑的可能尺寸186

9.4撞击坑以及喷出物的变化187

9.5撞击辐射192

9.5.1撞击闪光192

9.5.2发光亮度192

9.6结论194

参考文献197

第10章 “深度撞击”任务的成坑理论与模型：从任务规划到数据分析200

10.1“深度撞击”构想的萌芽200

10.2撞击坑直径的换算关系201

10.3成坑过程约束条件对撞击器设计的影响205

10.4撞击的早期阶段和羽状蒸发物的形成207

10.5撞击坑挖掘阶段的爆炸流体动力学建模210

10.6撞击喷出物的运动210

10.6.1引言210

10.6.2撞击喷射物的换算规律211

10.6.3羽状喷射物的轨迹模型213

10.6.4喷射羽状物多边形模型217

10.6.5成像过程仿真219

10.7结论220

参考文献221

第11章 “深度撞击”计划中坦普尔1号彗星的红外光谱预测223

11.1引言：1μm～5μm红外光谱的重要性223

11.2 1μm～5μm彗星光谱综述225

11.2.1对彗核观察的已有结果225

11.2.2已有的1μm～5μm彗发数据227

11.3“深度撞击”的预测229

11.3.1对彗核观测的预期229

11.3.2对彗发观测的预期233

11.4总结241

参考文献245

第12章 “深度撞击”计划中的地基任务248

12.1引言248

12.2撞击前249

12.2.1尺寸和反照率249

12.2.2自转状态251

12.2.3相位函数251

12.2.4气体的生成252

12.2.5尘埃变化255

12.3目前的观测活动状态257

12.3.1观测活动现状257

12.3.2“深度撞击”数据库开发259

12.4撞击期间的任务协作260

12.4.1观测专题讨论会262

12.4.2地面进行的有关撞击的科学研究263

12.4.3全球方案讨论264

12.5撞击之后的观测278

参考文献278

第13章 “深度撞击”计划：预期的飞行数据280

13.1引言280

13.2影响数据获取的约束条件281

13.3数据回传策略284

13.4计划的数据集285

13.4.1仪器标校285

13.4.2接近段的数据286

13.4.3撞击器的数据287

13.4.4撞击前的飞越器数据288

13.4.5撞击时的飞越器数据293

13.4.6撞击后的数据295

13.4.7防护模式和回视段数据298

13.5数据校准301

13.6数据处理流程304

13.6.1前言304

13.6.2科学数据中心描述—概述304

13.6.3科学数据中心描述—硬件305

13.6.4科学数据中心描述—软件305

13.6.5科学数据中心描述—界面305

13.6.6处理流程306

13.6.7标准数据格式307

13.6.8数据确认307

13.6.9数据库和编目—概述308

13.6.10数据库和编目—详细描述308

13.7数据归档310

13.7.1数据形式310

13.7.2文档结构310

13.7.3数据保存311

13.7.4文档准备311

13.7.5文档确认312

13.7.6文档的打包和传送313

13.7.7文档生成、确认和传送时间表313

13.8总结314

参考文献314

第14章 “深度撞击”计划的教育及公众普及延伸计划315

14.1引言315

14.1.1“深度撞击”的E／PO计划316

14.1.2预期成果316

14.2正规教育计划317

14.2.1小学的教育活动317

14.2.2初中以及高中学生的教育活动318

14.2.3大学计划320

14.3延伸计划322

14.3.1专业发展计划322

14.3.2非正规的公开计划322

14.3.3对特定人群的服务322

14.3.4小型望远镜科学计划324

14.3.5业余观察者计划325

14.4延伸计划的成果325

14.5互联网上的相关网站327

14.6评估以及回顾327

14.6.1核心计划小组327

14.6.2评估研究327

14.7结论328

参考文献329

术语表330