小行星探測進展及技術特點分析

廖慧兮 王彤 賈曉宇 （北京空間飛行器總體設計部）

小行星探測進展及技術特點分析

廖慧兮 王彤 賈曉宇 （北京空間飛行器總體設計部）

Analysis on the Progress and Technical Characteristics of Asteroid Exploration

小行星形成于太陽系早期物質(zhì)演化階段，是太陽系演化過程的“活化石”，探測小行星有助于揭開太陽系起源的奧秘；小行星還蘊含豐富的資源，包括高價值金屬，氧氣、氫氣、氨氣以及普通礦物，可通過原位利用的形式支持深空探測。國際上對小行星的研究不斷深化，小行星探測活動正日益成為熱點。

1 小行星探測的意義

小行星是圍繞太陽運行的巖石或金屬天體，它們的體積相當小，不足以被稱為行星。太陽系中的小行星按照位置區(qū)分，主要包括主帶小行星、近地小行星、日-木特洛伊小行星、柯伊伯帶小行星和半人馬小行星五大類。隨著科學技術的發(fā)展，人類已經(jīng)越來越認識到，探測、開發(fā)小行星具有重要意義。

揭示太陽系及生命起源，促進基礎科學發(fā)展

小行星是46億年前太陽系初期形成的行星體，其獨特的物理、化學和礦物質(zhì)特性，將成為揭示太陽系起源及演化等重大科學問題的關鍵?？茖W探測與研究將是小行星探測任務的主題，以科學需求為牽引也成為美國、歐洲、日本等國家和地區(qū)后續(xù)小行星探測規(guī)劃的主要出發(fā)點。

小行星探測對探索小行星的起源和形成機制、小行星母體內(nèi)部的熔融分異機制、地球生命起源以及探索恒星演化和行星形成關系、評估近地小行星撞擊地球的威脅等具有重要的科學意義。其原創(chuàng)性科學成果，將對我國地球與行星科學、太陽系演化、空間物理學、空間材料科學、空間環(huán)境科學等學科的原始創(chuàng)新和發(fā)展起到極大的促進作用。

提升工程能力，牽引技術升級

探測小行星可牽引航天及深空探測技術。通過實施小行星資源開發(fā)與利用，可帶動空間機器人技術、天文導航、新興材料制造、新興電源制造、極限高低溫熱控保障、地外天體結構成分識別等眾多新興技術的發(fā)展。同時，新興材料制造、新興電源制造等技術還可轉化應用到新能源汽車等眾多民用產(chǎn)業(yè)當中，帶動相關行業(yè)技術的發(fā)展。

探測小行星可利用天然資源，促進太空工業(yè)發(fā)展。利用太空資源是實現(xiàn)永久太空開發(fā)的唯一方式。小行星，特別是C型小行星，可能含有20%的水，除水以外，小行星還蘊藏其他稀有金屬和礦產(chǎn)資源, 成為潛在的“地外礦藏”，可以為人類開發(fā)利用。金屬M型小行星多蘊含鐵和鎳元素，含量中約90%為鐵，其余約10%為鎳，此外還可能含有鉑、鈷、銠、銥、鋨等稀有金屬，小行星所蘊含的金屬和燃料能夠擴展太空工業(yè)發(fā)展?？梢灶A見，隨著相關技術的發(fā)展和成熟，小行星可作為人類開發(fā)礦產(chǎn)資源的下一個目的地。

探測小行星可推動技術進步，帶動新興技術轉化。實施小行星探測與資源開發(fā)利用，其工程難度與顯示度有著量變向質(zhì)變的提升。完成地外天體探測、捕獲、操控與開發(fā)，將面臨復雜軌道設計實現(xiàn)、自主導航控制、深空探測與通信、復雜熱環(huán)境條件下熱控、新能源利用、先進推進等方面的大量難點問題，也是我國后續(xù)走向外太空必須要解決的關鍵技術。

保護地球安全，建設行星防御體系

一直以來，地球面臨著地外天體撞擊的巨大威脅。遠古時期的恐龍滅絕，就是由于小行星撞擊造成的災難性后果。2013年2月15日，一顆小行星以30km/s的速度進入大氣層，并在車里雅賓斯克地區(qū)上空約30km高度發(fā)生猛烈的爆炸。據(jù)美國航空航天局（NASA）評估，隕石直徑約為17～20m，質(zhì)量約為10000t，爆炸當量約5×105t。在這次襲擊18h之后，另一顆小行星2012號DA14從相距地球3.4×104km的地方高速掠過。這些為人類敲響的警鐘，都在不斷地提醒著全人類應該高度重視，并采取有效措施建立小行星防御體系。

目前全世界對于小行星的起源、飛行軌道、物理特性、內(nèi)部構造等問題的了解還處于初級階段，僅僅通過地面觀測和若干無人探測任務獲得了有限的認知。實施小行星資源開發(fā)與利用，逐步突破小天體目標監(jiān)視、地外天體操控技術，建設、健全地基和天基監(jiān)測與防御體系，可促進近地物體探測、跟蹤和識別，提前發(fā)現(xiàn)來自太空的撞擊威脅。

開辟新興疆域，彰顯航天強國地位

從國際發(fā)展態(tài)勢來看，小行星也是重要的資源寶庫，是國際航天巨頭們爭奪的重要對象。按照地球物種億萬年不變的“先到先得、勝者為王”的原則，熱鬧的地外資源爭奪早已在發(fā)達國家之間展開了。

小行星資源開發(fā)與利用對國家未來搶占深空探測主動權和制高點有著不可估量的戰(zhàn)略意義。操控一個地外天體并對其進行資源開發(fā)與利用，足以為人類探索空間開辟新的紀元。小行星資源開發(fā)與利用是一項巨大的系統(tǒng)工程，是國家綜合國力及科技創(chuàng)新能力的綜合反映，可極大地彰顯航天大國地位，具有顯著的政治意義。

2 小行星探測的歷程與啟示

20世紀90年代前，人類主要通過地面天文觀測和對隕石的分析，來對小行星的軌道、物理特性、物質(zhì)組成和化學成分進行研究。隨著深空探測的不斷深入，小行星探測任務正逐漸增多，人類對小行星的研究進入到一個更高的層次。

早在1991年，美國發(fā)射的“伽利略”木星探測器對951號Gaspra小行星進行了飛越探測，這也是人類第一次對小行星的近距離觀測。國際上小天體（主要指小行星和彗星）探測已有30多年歷程，美、歐、日先后完成了各自獨特的標志性任務。其中，20世紀90年代前均為彗星飛越，90年代后共實施小行星任務6次，彗星任務3次；此后，實現(xiàn)了飛越、繞飛、采樣返回等多種方式探測。

典型的小行星及彗星探測任務

小行星探測活動基本遵循對自然現(xiàn)象認知的過程（認識、了解、應用），分為3個階段：①初級階段：對小行星外形及部分物理特性的觀測，探測活動以“飛越探測”為主；②中級階段：對小行星物理特性等進行深入了解與分析，探測活動以“繞飛→附著→采樣”的技術路線實施；③高級階段：對小行星運動進行控制或對其物質(zhì)進行開發(fā)利用，探測活動以“偏轉→操控→利用”的技術路線實施。

（1）“近地小行星交會”：國際首個小行星探測任務

2000年2月14日，NASA的“近地小行星交會”（NEAR，又稱“尼爾”）探測器順利進入距離愛神小行星35km的繞飛軌道，對其進行了多手段全面觀測，獲得了小行星大小、形狀、質(zhì)量、質(zhì)量分布、重力、磁場、自轉、成份和地質(zhì)學數(shù)據(jù)。探測器利用多光譜成像儀拍攝得到的照片，對小行星表面的撞擊坑進行了觀測，科學家根據(jù)觀測結果認為，愛神小行星是一體結構，內(nèi)部有斷層。

（2）“隼鳥”：國際首個小行星采樣返回探測任務

2003年5月9日，日本“隼鳥”（Hayabusa）探測器成功發(fā)射，2005年10月到達近地小行星糸川（1998號SF36），并進行了交會與采樣。“隼鳥”于2010年6月返回地球，成為世界上首個實現(xiàn)小行星采樣返回任務的探測器。

探測器首先在10km軌道勘測選取附著區(qū)域后，下降到距小行星表面100m的上空，進入最后著陸階段。此時根據(jù)小行星的物理學特性和結構數(shù)據(jù)選定著陸點，探測器導航照相機和激光測距儀根據(jù)目標標識器閃光的指引進行制導；而扇形波束傳感器則放射出若干光束照到目標標識器上，根據(jù)照射光的角度等參數(shù)計算出探測器與目標標識器的距離，當探測器接近小行星表面時，探測器腹部突出的采樣裝置對準并碰撞選定的采樣點，將一枚質(zhì)量為5g的金屬“子彈”以300m/s的速度射向小行星表面，使遭到射擊的表面破碎，碎片飛濺起來。這些碎片被吸入到采樣裝置一個喇叭口狀容器中。每次采樣完成后，探測器返回到100m高度。

（3）“羅塞塔”：國際首個主帶彗星著陸探測任務

“羅塞塔-菲萊”（Rosetta-Philae）是世界上首個完成彗星表面著陸就位探測任務的探測器，開展了目標彗星彗核全球勘測和2顆小行星的化學、礦物學和物理特性的研究，實現(xiàn)了低軌道繞彗核觀測和未知彗星表面精確著陸，它也是歐洲歷時最長、最具挑戰(zhàn)的深空探測任務。

“羅塞塔-菲萊”探測器包括1個軌道器和1個著陸器。著陸器帶有1套著陸緩沖系統(tǒng)和1套錨定系統(tǒng)，軌道器選定著陸地點后，“菲萊”著陸器彈離軌道器，打開著陸腿的鎖定機構，展開并鎖定它的3條“支撐腿”。著陸器用光學照相機獲取精確著陸點圖像，用飛輪控制姿態(tài)，最終以小于1m/s的速度觸地。推進系統(tǒng)施加推進保持力，進一步防止著陸器反彈和漂走。在著陸時，著陸器會彈射出1個魚叉式的錨定裝置，將著陸器固定在彗星表面上，防止著陸后儀器設備操作和環(huán)境擾動使著陸器翻倒或飄走。

“羅塞塔”在追逐彗星的途中，相繼在2008年和2010年飛越了2867號Steins小行星和21號Lutetia小行星。著陸前，歐洲航天局（ESA）確認“菲萊”著陸器的冷氣推力器發(fā)生故障，無法完成反推下壓動作。2014年11月12日“菲萊”著陸器在彗星表面著陸過程中，發(fā)生了兩次彈跳。2016年9月5日，ESA確認“菲萊”著陸器被卡在彗星的一條黑暗裂縫中。

（4）“黎明”：首次2顆主帶小行星探測任務

2007年9月27日，美國“黎明”（Dawn）探測器發(fā)射，其科學目標為了解太陽系開始形成時的條件和過程，測量灶神星和谷神星（現(xiàn)已被劃入矮行星）的質(zhì)量、形狀等，同時考察2顆小行星的內(nèi)部結構并進行對比研究?！袄杳鳌碧綔y器采用經(jīng)驗證的技術，全冗余、低風險，配置了1套經(jīng)深空－1（Deep Space－1）驗證的離子推進系統(tǒng)。2011年7月，該探測器被灶神星捕獲并進入其軌道，開始對灶神星進行探測，于2012年9月5日完成對灶神星的科學探測并離開灶神星，已于2015年3月達到谷神星，原計劃2016年6月完成對谷神星的科學探測后結束“黎明”任務，后延期至2017年6月，但目前其仍在工作。2012年12月，NASA宣布“黎明”探測器探測到灶神星表面可能曾經(jīng)有水存在。

（5）嫦娥－2：中國首次小行星飛越

中國的首次小行星飛越觀測由嫦娥－2月球探測器完成。嫦娥－2月球探測器圓滿完成探月先導技術驗證既定任務，利用日地拉格朗日2點（L2點）的伴隨地球繞日運動特性，實現(xiàn)了測控地面站的接力控制，在國際上首次實現(xiàn)了從L2點飛越小行星的軌道轉移，成功飛越4179號圖塔蒂斯小行星，并獲取最高分辨率3m的光學彩色圖像；除在國際上創(chuàng)造千米級飛越最近距離紀錄外，也使中國成為繼美、歐、日之后第4個實施小行星探測的國家，對圖塔蒂斯小行星飛越成像試驗，圓滿實現(xiàn)了多目標多任務的預定目標，為中國深入開展小行星探測奠定了必要的工程實踐基礎。

在飛越圖塔蒂斯小行星過程中，利用星載CMOS輕小型相機獲得了小行星系列彩色照片，并聯(lián)合多家單位開展了科學研究，揭示了該小行星的物理特性、表面特征、內(nèi)部結構以及可能的起源等新結果。嫦娥－2距圖塔蒂斯小行星最近的飛越距離約為770m，獲得最高分辨率光學圖像優(yōu)于3m/像素。從圖像估算了小行星尺寸，新的結果表明圖塔蒂斯的長度和寬度不超過4.75km×1.95（1±10%）km。

作為中國首個飛入行星際的探測器，嫦娥－2具有研制周期短、技術狀態(tài)復雜、關鍵技術與環(huán)節(jié)多等特點，而嫦娥－2任務設計有其高起點、高效率的鮮明特色，兼顧了技術驗證和科學探測，并通過實施拓展任務，實現(xiàn)了月球、L2點和小行星多類目標進行環(huán)繞、飛越等多項任務的探測，為中國開拓了深空探測活動的多個領域，實現(xiàn)了跨越式發(fā)展。

小行星及彗星探測任務的啟示

各航天國家都對小行星的探測極為重視，在其未來空間探索計劃中涵蓋了小行星探測計劃。小行星探測已成為主要航天國家深空探測領域的重點發(fā)展目標之一。從已實現(xiàn)的小行星探測計劃和各國規(guī)劃中可以看出，小行星探測呈現(xiàn)出三大特點和趨勢。

（1）從飛越和繞飛探測發(fā)展到表面軟著陸和采樣返回探測

在探測早期，由于技術原因，尚不能完成小行星表面著陸及返回探測，只能是飛越或者繞飛，小行星探測也多作為某一型號的拓展任務來完成。但隨著軌道設計及導航控制技術、先進的推進技術及表面操作技術的不斷進步，為了獲得更多的科學信息，小行星探測形式逐漸發(fā)展為表面軟著陸和采樣返回探測。目前，在采樣返回任務方面，日本已實現(xiàn)了小行星表面采樣返回，而美國、歐洲、日本的后續(xù)規(guī)劃中，也在積極推進著小行星采樣返回任務的實施；在表面軟著陸方面，歐洲的“菲萊”著陸器雖然也進行過大膽的嘗試，但是就結果來看，目前為止，除美國“近地小行星交會”擴展任務外，尚沒有完全成功小行星著陸的先例。表面軟著陸作為可靠安全采樣和原位探測的基礎，今后將成為小行星探測形式的一個主要發(fā)展方向。

（2）以科學需求為牽引，兼顧新技術演示驗證

小行星探測可填補太陽系形成與演化、生命起源的科學空白，以科學需求為牽引也成為美國、歐洲、日本等國家和地區(qū)后續(xù)探測規(guī)劃的主要出發(fā)點。

小行星探測任務的實施也涉及到空間推進技術、能源技術、弱引力表面附著、固定與采樣等一系列關鍵技術，而探測目標距離遠、目標尺寸適中，使小行星探測成為這些新技術得天獨厚的試驗場。美國深空－1探測器和日本“隼鳥”探測器均在新技術演示驗證方面取得了重要成果，所驗證的技術也為各國后續(xù)深空探測任務提供了重要的技術保障。

（3）任務設計各有亮點，均為精細設計

小行星探測任務周期一般都至少為6～7年，以歐洲的“羅塞塔-菲萊”任務為例，探測器飛行了10年，才到達目標天體。在漫長的飛行過程中，關鍵設備往往功能失效，如“菲萊”的固定附著裝置魚叉和冷氣推力器發(fā)生了故障，沒有實現(xiàn)成功附著；日本的“隼鳥”離子推力器等設備出現(xiàn)了故障，釋放小型原位探測器失敗，困難重重返回地球。從以上信息可以判斷，系統(tǒng)需要進行高可靠、長壽命設計，以應對漫長飛行旅途中出現(xiàn)的各類問題。

3 小行星探測技術特點分析

小行星探測相比月球、火星等任務，難點主要體現(xiàn)在“微弱引力、未知環(huán)境”兩個方面。小行星探測在工程實施和科學研究方面將面臨多個關鍵技術問題，按照任務發(fā)展脈絡，可從“選、探、控、用”等方面分析諸多關鍵核心技術。

“選”—目標發(fā)現(xiàn)與選擇

針對小行星資源利用與開發(fā)任務的特點，需解決小行星目標的選擇問題，包括小行星目標的發(fā)現(xiàn)，小行星目標的參數(shù)識別與分析，小行星目標的科學價值評估與工程可行性分析等。

（1）小行星目標發(fā)現(xiàn)和特征識別問題

包括對小行星形狀和尺寸識別、物理組成識別以及運動狀態(tài)識別。小行星的形狀和尺寸識別對探測任務的執(zhí)行關系巨大，受制于分辨率，通常需要衛(wèi)星的近距離觀測才能獲得精確信息，但執(zhí)行探測任務前的目標識別將為探測目標的選擇提供參考，決定探測任務的可行性與探測器總體的設計。其關鍵技術包括地基小行星目標探測技術、天基小行星目標探測技術與先進的小行星目標觀測算法等。

（2）探測目標的選擇問題

從科學價值和工程可行性兩方面對小行星目標進行選擇?？茖W價值方面包括對已確定參數(shù)小行星的資源可利用性進行評估，而工程可行性則對發(fā)射探測器探測小行星以及進一步開發(fā)利用所需的速度增量、燃料消耗以及系統(tǒng)規(guī)模進行評估，給出適合探測的小行星目標。其關鍵技術包括基于先進推進技術的可達評價與目標選擇技術、基于多層科學與科學價值約束的目標選擇技術與基于路徑約束的探測序列規(guī)劃與目標選擇技術等。

“探”—目標到達與探測

針對目標小行星，解決探測器對小行星目標的可達和初期探測問題，包括長時間星際飛行電源與燃料供給、深空暗弱目標自主導航、弱引力天體捕獲、近距離探測、小行星目標物理信息獲取、弱引力天體著陸與附著和弱引力天體表面運動等問題。

（1）探測器至目標轉移問題

在進行小行星探測器至目標轉移軌道設計時，受限于現(xiàn)有運載能力，初期任務可以考慮針對近地小行星探測，采用“直接轉移軌道”或“深空機動+地球借力”；后續(xù)任務主帶小行星是重點，可考慮“深空機動+地球借力+火星借力”（如“羅塞塔”任務）或“火星借力+電推進”（如“黎明”任務）的組合方式來實現(xiàn)任務目標。其關鍵技術包括長時間、大范圍軌道機動技術，大推力電推進技術和長期大功率供電技術，長期深空飛行還需解決測控通信、自主系統(tǒng)以及輕量化結構與材料等問題。

（2）小行星抵近問題

近地小行星引力極為微弱，在探測器與目標小行星實現(xiàn)交會以后，需要把探測器的運行軌道穩(wěn)定到與目標小行星基本相同的繞日橢圓軌道，并與目標小行星保持一定的距離，以便對其進行長期觀測尋找合適的附著位置。對于微弱引力天體附著，需要探測器能夠在伴飛過程中確定目標天體引力特性，以便修正下降策略。其關鍵技術包括暗弱不規(guī)則天體識別技術、自主光學導航和控制技術等。

（3）小行星附著問題

探測器在小行星表面著陸，對小行星進行采樣是獲取小行星信息的重要方式，需要實現(xiàn)探測器在弱引力環(huán)境下的著陸、附著以及采樣等操作。從小行星資源開發(fā)與利用需求來看，長期附著將在后續(xù)任務中扮演重要角色，而表面的多點采樣探測將會擴大任務的探測范圍，提高任務的回報。其關鍵技術包括微重力附著技術與表面采樣技術。

（4）小行星表面探測問題

小行星表面運動及觀測是了解小行星物理特性的重要手段之一。受小行星弱引力影響，存在表面運動形式、運動機構設計、能源供給、信息傳輸、障礙規(guī)避和故障處理等問題。其關鍵技術包括弱引力表面漫游機器人技術、基于多信息融合的自主移動技術等。

“控”—目標捕獲與操控

針對選擇并到達的小行星目標，需解決如何在近距離實現(xiàn)小行星的操控作業(yè)問題。它包括：通過初步探測與參數(shù)識別，實現(xiàn)對小行星自旋狀態(tài)、軌道運動狀態(tài)以及局部地形地貌的操控，還包括對小行星消旋，將小行星整體軌道偏移或轉移至目標區(qū)域等。

（1）小行星軌跡改變問題

改變小行星運動狀態(tài)的方法從作用時間上區(qū)分，可以分為快速改變和緩慢改變?？焖俑淖兛赏ㄟ^動能撞擊或表面爆炸等方式進行；緩慢改變還可分為接觸式與非接觸式長期的拖拽。目前國際上已提出十余項小行星操控技術途徑，如核爆、動能撞擊、引力牽引、聚光燒蝕、質(zhì)量驅動等，這些技術途徑大多處于概念研究階段，未進入工程實際應用。其關鍵技術包括小行星運動模型及作用效果精確評估、大質(zhì)量航天器姿態(tài)穩(wěn)定等技術。

（2）小行星在軌捕獲問題

小行星抓捕方式包括對小行星整體的抓捕以及對小行星局部的抓捕，抓捕方式的選擇將決定小行星捕獲機構設計以及相關系統(tǒng)設計。

目前，非合作目標在軌捕獲技術主要包括：機械臂捕獲、伸縮機構捕獲、飛網(wǎng)/飛爪式捕獲等。此外，近些年還提出了吸附捕獲、類飛網(wǎng)捕獲等一系列新概念。其關鍵技術包括抓捕機構可控展開、充氣結構復合體折疊裝載與非合作目標消旋等技術。

（3）捕獲后的目的地選擇問題

近地小行星捕獲至地球附近空間后，最終停留目的地的選擇是一個重要問題。捕獲目的地的選擇應主要考慮：①未來載人小行星探測的銜接性；②提取小行星資源支持后續(xù)深空探測任務；③捕獲后對地球的碰撞威脅；④動力學可行性。其關鍵技術包括高精度動力學環(huán)境下小行星運動特性分析與大質(zhì)量天體轉移的低能量軌道分析與設計。

“用”—目標開發(fā)與利用

針對操控后的小行星目標，需解決無人或有人參與下的小行星資源利用與開發(fā)問題。開展小行星的資源開采與綜合利用。它包括小行星資源的原位利用，小行星自然平臺的利用，小行星基地的建設與維護以及涉及到載人登陸小行星探測等技術問題。

（1）小行星平臺開發(fā)問題

利用小行星天體自身的軌道特性、物質(zhì)特性等，有多個方向的開發(fā)可能，包括資源開發(fā)平臺與星際航行平臺。

資源開發(fā)平臺是指將小行星控制至可達的范圍內(nèi)，然后開展機器人或載人小行星資源開采，獲取小行星上稀有資源返回地球，或者直接利用小行星的礦物資源開展在軌建造工作等。星際航行平臺是指利用小行星特殊的軌道，著陸小行星表面，利用小行星作為擺渡平臺，探測器可開展探測，也可進入休眠狀態(tài)，待小行星進入合適的位置，探測器飛離小行星，進入目標軌道，可減少探測器的推進劑需求，降低探測器規(guī)?；蜻M一步拓展探測距離。

（2）小行星資源利用問題

原位資源利用是勘測、獲取和利用地外天體的天然或廢棄的資源，用于維持可長期在地外生存的產(chǎn)品和服務的技術。原位資源利用的好處是，通過減少進行長期地外駐留任務期間的消耗品、推進劑、結構材料和其他物品的需求，從而顯著降低深空探測任務的質(zhì)量、成本與風險。

（3）載人小行星探測問題

載人登陸小行星，參與小行星的資源開發(fā)利用或開展小行星相關科學研究也是未來的發(fā)展方向，需要考慮航天員短期或長期登陸，居住在小行星所面臨的環(huán)境、生理、心理等多方面的技術問題。主要關鍵技術包括長期生命保障、空間輻射生物學研究及微重力生物學研究等技術。

（4）相關法律與政策問題

太空已成為人類繼陸地、海洋和大氣空間之后的第四個活動領域。同人類其他活動一樣，太空活動也需要一系列規(guī)范來約束，使之能夠有序進行，并符合參與空間活動的國家利益、人類共同利益。外層空間是全人類共有的資源，各國探索、利用和開發(fā)這一資源的活動應在國際空間法框架下進行。

小行星資源利用開發(fā)作為全新的概念，目前缺乏相關法律依據(jù)，需要參與開發(fā)的國家，組織和機構共同協(xié)商并完善。聯(lián)合國和平利用外層空間委員會（外空委）是制定空間法的主要機構。空間法主要由5個國際條約和5套法律原則構成。

4 我國小行星探測任務路線圖設想

我國依托嫦娥－2，在擴展階段抓住機會實施了一次小行星飛越探測，接下來小行星探測任務需從未來10～20年長遠發(fā)展規(guī)劃層次，來對小行星任務進行規(guī)劃與定位，實現(xiàn)統(tǒng)籌規(guī)劃，分步遞進，快速發(fā)展。

結合國內(nèi)外小行星探測構想、規(guī)劃和任務，以及我國現(xiàn)有的技術儲備和未來技術發(fā)展趨勢，本文提出我國小行星探測“三步走”的發(fā)展策略，每一步的主要目標分別是“探、控、用”，各步主要特征和目標始終都存在于各次小行星探測任務中。

第一步：探（可達性）

我國探月工程的穩(wěn)步開展，為后續(xù)深空探測任務奠定了堅實的基礎，所以為了加快躋身世界小行星探測領域的先進行列，我國小行星探測的第一步應以“高起點、高要求”為原則，多步并一步，通過一次任務，實現(xiàn)以近地小行星飛越、附著、原位分析、采樣返回探測為主，以拓展新目標或技術演示驗證為輔的多任務、多目標探測；突破軌道借力、長壽命電推進、非合作目標交會、弱引力天體采樣等關鍵技術。

第二步：控（主動性）

將小行星操控至月球或者L2點軌道，更有利于后續(xù)對小行星的開采和利用。因此我國小行星探測第二步以近地小行星為目標，實施接近、伴飛、主動操控變軌至L2點，發(fā)展天文導航、大范圍軌道機動與控制、新型材料制造、新型電源制造、極限高低溫熱控保障、非合作目標姿態(tài)軌道識別、地外天體結構成分識別等新興技術，形成對外太空非合作目標的主動操控能力。同時構筑小行星防御體系，消除地外天體“自然”或者“人為”撞擊對人類家園的致命威脅，保證國家安全。

第三步：用（全面性）

通過前兩步，我國應可以全面掌握小行星探測的主要共性技術，后續(xù)應以小行星的“資源利用”為目標進行任務規(guī)劃，第三步可選擇具有特殊資源的小行星，可通過機器人開采探測，也可通過主動操控其軌道，使其成為地球或者月球衛(wèi)星，并通過載人或者無人方式對其資源進行開采，其中原位利用技術可為人類拓展生存空間奠定基礎。

5 總結

小行星是近期太空探索最有價值的目標之一，是人類進一步發(fā)展航天深空探測能力、拓展航天任務范疇的重要寶庫。小行星探測可填補太陽系形成與演化、生命起源的科學空白，推動“物質(zhì)構造、意識本質(zhì)、宇宙演化”等基礎科學研究，牽引空間自主智能、高能量推進、目標確認與價值評估、原位分析與采樣返回等關鍵共性技術發(fā)展。目前，世界各國的小行星探測活動正處于起步階段，及時介入小行星深空探測領域將使我國在國際空間探測活動中占有有利地位。盡早系統(tǒng)性開展小行星探測科學、監(jiān)測、操控等專題研究，提前開展關鍵技術自主研究，實施一次“起點高、任務新”的小行星探測任務，對于彰顯航天強國地位，以及搶占深空探測主動權和制高點有著不可估量的戰(zhàn)略意義。