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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- “杞人憂天？”：基于IASC計(jì)劃的小行星搜尋及探測技術(shù)初步研究
- 小類：
- 數(shù)理
- 簡介：
- 通過對小行星搜尋及探測技術(shù)的初步研究，總結(jié)了星點(diǎn)圖形判別、星等變化、信噪比SNR強(qiáng)弱及點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)PSF-Fit光強(qiáng)分布等多種指標(biāo)的處理，結(jié)合直接閃視比對法、反相疊加法和時間減影等技術(shù)進(jìn)行綜合分析處理，探究更快速更有效判定小行星的原理和方法，獲三個主帶小行星發(fā)現(xiàn)和三個近地天體認(rèn)證結(jié)果，促使對小行星進(jìn)一步定軌跟蹤，創(chuàng)新小行星搜尋和探測技術(shù)，為促進(jìn)我國天文科普教育的普及獻(xiàn)一份力。
- 詳細(xì)介紹：
- 近地小行星對地球安全存在極大隱患，在IASC計(jì)劃這一背景之下，基于國際互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時天文觀測，對小行星搜尋及探測技術(shù)的初步研究，總結(jié)了通過星點(diǎn)圖形判別、星等變化、信噪比SNR強(qiáng)弱及點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)PSF-Fit光強(qiáng)分布等多種指標(biāo)的處理，通過直接閃視比對法、反相疊加法和時間減影等技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行綜合分析處理，探究更快速更有效判定小行星的原理和方法。同時上傳數(shù)據(jù)至國際小行星中心(MPC)數(shù)據(jù)庫比對，最終獲得三個主帶小行星2009 XP6、2009 XQ6和2010 AH60的原始發(fā)現(xiàn)和三個近地天體2009XA2、2010 AG40和2010 XZ67的認(rèn)證結(jié)果，這一搜尋結(jié)果有助于科學(xué)家對小行星進(jìn)一步定軌跟蹤，觀測處理對地球有潛在危害的天體，提出的技術(shù)方法為普及小行星觀測提供了便捷的方法和成功的案例，大力促進(jìn)我國天文科普教育的普及，同時為積極參與國際小行星搜尋和監(jiān)測提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 對于IASC計(jì)劃的觀測設(shè)備、觀測數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理軟件以及天體運(yùn)行原理進(jìn)行介紹，運(yùn)用各類方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行在線分析處理，獲得原始發(fā)現(xiàn)和認(rèn)證結(jié)果。在此基礎(chǔ)上對結(jié)果進(jìn)行新的觀測，實(shí)現(xiàn)軌道精確化，有助于科學(xué)家觀測處理對地球有潛在危害的天體。通過新穎豐富的實(shí)踐活動，吸引和發(fā)揮我們的想象力，蒙發(fā)創(chuàng)造力，不斷創(chuàng)新小行星搜尋及探測技術(shù)。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 由美國宇航局NASA天文研究所提供觀測望遠(yuǎn)鏡和觀測數(shù)據(jù)，具有一定的科學(xué)性和時效性。 對小行星進(jìn)行搜尋及探測過程中，創(chuàng)造性地運(yùn)用反相疊加法觀測圖片，有效提升看圖效率，改進(jìn)了原始星圖處理技術(shù)。 借鑒醫(yī)學(xué)的DSA減影方式中時間減影技術(shù)，在注入造影劑進(jìn)入感興趣區(qū)之前將影像作為蒙片儲存，并按時間順序?qū)Τ霈F(xiàn)的星圖相減，除去圖中的相同部分，突出被掩飾的星體，簡化了受到掩飾星體的發(fā)現(xiàn)過程。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實(shí)意義
- 1.探測技術(shù)初步改善和軟件應(yīng)用深入挖掘 2.完善小行量軌道數(shù)據(jù)庫和物理數(shù)據(jù)庫 3.為減少地球威脅提供基礎(chǔ)探索 4.凝聚更多天文愛好者，提高社會關(guān)注度
學(xué)術(shù)論文摘要
- 摘要：近地小行星對地球安全存在極大隱患，在IASC計(jì)劃這一背景之下，基于國際互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時天文觀測，對小行星搜尋及探測技術(shù)的初步研究，總結(jié)了通過星點(diǎn)圖形判別、星等變化、信噪比SNR強(qiáng)弱及點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)PSF-Fit光強(qiáng)分布等多種指標(biāo)的處理，通過直接閃視比對法、反相疊加法和時間減影等技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行綜合分析處理，探究更快速更有效判定小行星的原理和方法。同時上傳數(shù)據(jù)至國際小行星中心(MPC)數(shù)據(jù)庫比對，最終獲得三個主帶小行星2009 XP6、2009 XQ6和2010 AH60的原始發(fā)現(xiàn)和三個近地天體2009 XA2、2010 AG40和2010 XZ67的認(rèn)證結(jié)果，這一搜尋結(jié)果有助于科學(xué)家對小行星進(jìn)一步定軌跟蹤，觀測處理對地球有潛在危害的天體，提出的技術(shù)方法為普及小行星觀測提供了便捷的方法和成功的案例，大力促進(jìn)我國天文科普教育的普及，同時為積極參與國際小行星搜尋和監(jiān)測提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
獲獎情況
- 成果鑒定： 結(jié)果由國際天文學(xué)聯(lián)合會的小行星中心Minor Planet Center (MPC)確認(rèn)，美國國家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration）NASA寄發(fā)獎牌和證書。 2011年浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動計(jì)劃（新苗人才計(jì)劃）校重點(diǎn)推薦項(xiàng)目 機(jī)構(gòu)介紹： 國際小行星搜尋大賽是國際小行星搜尋活動International Asteroid Search Campaign (簡稱IASC)由美國宇航局NASA天文研究所（Astronomical Research Institute，簡稱ARI), 美國哈丁-西蒙斯大學(xué)（Hardin-Simmons University，簡稱HSU)和國際動手天文教學(xué)組織（Global Hands-On Universe，簡稱GHOU)聯(lián)合發(fā)起，并提供望遠(yuǎn)鏡和專家隊(duì)伍，組織國際學(xué)生，基于國際互聯(lián)網(wǎng)對實(shí)時天文觀測圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，獲得原始發(fā)現(xiàn)的聯(lián)合行動。這些發(fā)現(xiàn)包括小行星、近地天體（NEO）、柯伊伯帶天體（KBO）、超新星（SNe）和活動星系核（AGN）等。參與學(xué)生的任務(wù)是接受觀測數(shù)據(jù)，使用指定的軟件工具分析處理，并按要求格式上傳結(jié)果。
鑒定結(jié)果
- 浙江師范大學(xué)第四屆“挑戰(zhàn)杯”一等獎 獲三個主帶小行星2009 XP6、2009 XQ6和2010 AH60的原始發(fā)現(xiàn)和三個近地天體2009XA2、2010 AG40和2010 XZ67的認(rèn)證結(jié)果
參考文獻(xiàn)
- [1]陳姍姍，尹紅星：小行星初軌計(jì)算Fortran程序設(shè)計(jì)[J].天文研究與技術(shù),2010,（4）: 1-8. [2]朱進(jìn),高建,關(guān)敏,等：小行星的搜尋和定軌[J].云南天文臺臺刊,2002 (3): 17-20. [3]易照華：天體力學(xué)基礎(chǔ)[M].南京:南京大學(xué)出版社,1993: 96 - 120. [4]程景全.天文望遠(yuǎn)鏡原理和設(shè)計(jì)[M].北京:中國科學(xué)技術(shù)出版社, 2003. [5]Longuski J M,WilliamsS N. Automated design of gravity-assist trajectories to Mars and the outer planets. Celes Mech Dyn Astron, 1991, 52: 207?220. [6]Bonfiglio E P, Longuski J M. Automated design of aerogravity-assist trajectories. J Spac Rock, 2000, 37: 768?775. [7]Sims J A, Longuski J M, Staugler A J. ∞ V Leveraging for inter planetary missions: multiple-revolution orbit techniques. J Guid ControlDyn, 1997, 20: 409?415. [8]Binzel R P, Perozzi E, Rivkin A S, et al. Dynamical and compositional assessment of Near-Earth object mission targets. Meteoritics PlanetSci, 2004, 39: 351?366. [9]荊武興,耿云海,楊旭,等.空間交會尋的最優(yōu)軌道機(jī)動[J].中國空間科學(xué)技術(shù),1998,18(2):22-27. [10]喬棟,崔祜濤,崔平遠(yuǎn).小行星探測最優(yōu)兩脈沖交會軌道設(shè)計(jì)與分析[J].宇航學(xué)報,2005, 26: 362?367.
同類課題研究水平概述
- 小行星由于與地球的特殊關(guān)系為世人所矚目, 尤其近年來已成為太陽系動力學(xué)中的一個熱門課題,有關(guān)對小行星研究的的論文發(fā)表數(shù)量呈逐年平穩(wěn)上升趨勢，根據(jù)萬方數(shù)據(jù)庫對關(guān)鍵詞“小行星”的搜索，可發(fā)現(xiàn)近五年、近三年、近一年的相關(guān)論文數(shù)量分別為317篇，179篇和56篇。 人類對小行星研究已有較長歷史?？偟膩碚f，目前所涉及的對于小行星的研究包括小行星的發(fā)現(xiàn)、天體測量觀測、定軌、物理性質(zhì)、空間研究、資源開發(fā)等不同層次[1]。 在小行星發(fā)現(xiàn)方面，最早的是用肉眼借助望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行的。隨著技術(shù)的發(fā)展，用地面望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行的小行星觀測已經(jīng)經(jīng)歷了照相底片觀測和CCD觀測兩個階段，觀測的波段也從光學(xué)拓展到紅外。小行星的雷達(dá)觀測技術(shù)也得到發(fā)展。通過空間望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行的小行星觀測以及對小行星的空間探測均已經(jīng)成為現(xiàn) 實(shí)[2]。 近幾年發(fā)現(xiàn)了越來越多的近地小行星。鑒于它們與地球相當(dāng)靠近, 對其進(jìn)行監(jiān)測并從事動力學(xué)研究就顯得尤為重要，山東大學(xué)的陳姍姍等人于2010年通過改進(jìn)的Lap lace和Gauss方法分別給出小行星初軌計(jì)算的程序, 對改進(jìn)的Lap lace方法流程進(jìn)行了調(diào)整。并通過增加迭代方程右矩陣的調(diào)整, 預(yù)報結(jié)果可用于指導(dǎo)小行星的跟蹤觀測[4]。針對小行星探測任務(wù), 討論分析了具有較大科學(xué)探測價值目標(biāo)星的選擇問題; 然后, 針對探測目標(biāo)的可接近性評價問題, 提出了一種多次借力機(jī)制的可接近性評價方法, 對探測目標(biāo)進(jìn)行篩選與評估, 得到科學(xué)價值與工程可實(shí)現(xiàn)性兼?zhèn)涞哪繕?biāo)星;通過對該方案的分析,給出了一種多目標(biāo)交會轉(zhuǎn)移軌道設(shè)計(jì)與優(yōu)化方法, 將原方案擴(kuò)展為中途可飛越兩顆主帶小行星的“一探三”任務(wù)方案。 雖然對小行星的探測方法眾多而且日趨完善，但是在具體處理星圖時，所耗費(fèi)的人力巨大，使得圖片處理繁雜。在此基礎(chǔ)上，本次研究小組在進(jìn)行小行星探測具體過程中，提出了新的原始圖片處理方法，創(chuàng)造性地運(yùn)用了反相疊加法和時間減影技術(shù)，具體研究過程則是基于國際互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時天文觀測，對小行星搜尋及探測技術(shù)的初步研究，總結(jié)通過星點(diǎn)圖形判別、星等變化、信噪比SNR強(qiáng)弱及點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)PSF-Fit光強(qiáng)分布等多種指標(biāo)的處理，通過直接閃視比對法、反相疊加法和時間減影等技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行綜合分析處理，探究更快速更有效判定小行星的原理和方法。
