基本信息
- 项目名称：
- “杞人忧天？”：基于IASC计划的小行星搜寻及探测技术初步研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 通过对小行星搜寻及探测技术的初步研究，总结了星点图形判别、星等变化、信噪比SNR强弱及点扩展函数PSF-Fit光强分布等多种指标的处理，结合直接闪视比对法、反相叠加法和时间减影等技术进行综合分析处理，探究更快速更有效判定小行星的原理和方法，获三个主带小行星发现和三个近地天体认证结果，促使对小行星进一步定轨跟踪，创新小行星搜寻和探测技术，为促进我国天文科普教育的普及献一份力。
- 详细介绍：
- 近地小行星对地球安全存在极大隐患，在IASC计划这一背景之下，基于国际互联网实时天文观测，对小行星搜寻及探测技术的初步研究，总结了通过星点图形判别、星等变化、信噪比SNR强弱及点扩展函数PSF-Fit光强分布等多种指标的处理，通过直接闪视比对法、反相叠加法和时间减影等技术相结合进行综合分析处理，探究更快速更有效判定小行星的原理和方法。同时上传数据至国际小行星中心(MPC)数据库比对，最终获得三个主带小行星2009 XP6、2009 XQ6和2010 AH60的原始发现和三个近地天体2009XA2、2010 AG40和2010 XZ67的认证结果，这一搜寻结果有助于科学家对小行星进一步定轨跟踪，观测处理对地球有潜在危害的天体，提出的技术方法为普及小行星观测提供了便捷的方法和成功的案例，大力促进我国天文科普教育的普及，同时为积极参与国际小行星搜寻和监测提供了宝贵的经验。
作品图片
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 对于IASC计划的观测设备、观测数据、数据处理软件以及天体运行原理进行介绍，运用各类方法对数据进行在线分析处理，获得原始发现和认证结果。在此基础上对结果进行新的观测，实现轨道精确化，有助于科学家观测处理对地球有潜在危害的天体。通过新颖丰富的实践活动，吸引和发挥我们的想象力，蒙发创造力，不断创新小行星搜寻及探测技术。
科学性、先进性及独特之处
- 由美国宇航局NASA天文研究所提供观测望远镜和观测数据，具有一定的科学性和时效性。 对小行星进行搜寻及探测过程中，创造性地运用反相叠加法观测图片，有效提升看图效率，改进了原始星图处理技术。 借鉴医学的DSA减影方式中时间减影技术，在注入造影剂进入感兴趣区之前将影像作为蒙片储存，并按时间顺序对出现的星图相减，除去图中的相同部分，突出被掩饰的星体，简化了受到掩饰星体的发现过程。
应用价值和现实意义
- 1.探测技术初步改善和软件应用深入挖掘 2.完善小行量轨道数据库和物理数据库 3.为减少地球威胁提供基础探索 4.凝聚更多天文爱好者，提高社会关注度
学术论文摘要
- 摘要：近地小行星对地球安全存在极大隐患，在IASC计划这一背景之下，基于国际互联网实时天文观测，对小行星搜寻及探测技术的初步研究，总结了通过星点图形判别、星等变化、信噪比SNR强弱及点扩展函数PSF-Fit光强分布等多种指标的处理，通过直接闪视比对法、反相叠加法和时间减影等技术相结合进行综合分析处理，探究更快速更有效判定小行星的原理和方法。同时上传数据至国际小行星中心(MPC)数据库比对，最终获得三个主带小行星2009 XP6、2009 XQ6和2010 AH60的原始发现和三个近地天体2009 XA2、2010 AG40和2010 XZ67的认证结果，这一搜寻结果有助于科学家对小行星进一步定轨跟踪，观测处理对地球有潜在危害的天体，提出的技术方法为普及小行星观测提供了便捷的方法和成功的案例，大力促进我国天文科普教育的普及，同时为积极参与国际小行星搜寻和监测提供了宝贵的经验。
获奖情况
- 成果鉴定： 结果由国际天文学联合会的小行星中心Minor Planet Center (MPC)确认，美国国家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration）NASA寄发奖牌和证书。 2011年浙江省大学生科技创新活动计划（新苗人才计划）校重点推荐项目 机构介绍： 国际小行星搜寻大赛是国际小行星搜寻活动International Asteroid Search Campaign (简称IASC)由美国宇航局NASA天文研究所（Astronomical Research Institute，简称ARI), 美国哈丁-西蒙斯大学（Hardin-Simmons University，简称HSU)和国际动手天文教学组织（Global Hands-On Universe，简称GHOU)联合发起，并提供望远镜和专家队伍，组织国际学生，基于国际互联网对实时天文观测图像数据进行分析处理，获得原始发现的联合行动。这些发现包括小行星、近地天体（NEO）、柯伊伯带天体（KBO）、超新星（SNe）和活动星系核（AGN）等。参与学生的任务是接受观测数据，使用指定的软件工具分析处理，并按要求格式上传结果。
鉴定结果
- 浙江师范大学第四届“挑战杯”一等奖 获三个主带小行星2009 XP6、2009 XQ6和2010 AH60的原始发现和三个近地天体2009XA2、2010 AG40和2010 XZ67的认证结果
参考文献
- [1]陈姗姗，尹红星：小行星初轨计算Fortran程序设计[J].天文研究与技术,2010,（4）: 1-8. [2]朱进,高建,关敏,等：小行星的搜寻和定轨[J].云南天文台台刊,2002 (3): 17-20. [3]易照华：天体力学基础[M].南京:南京大学出版社,1993: 96 - 120. [4]程景全.天文望远镜原理和设计[M].北京:中国科学技术出版社, 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]荆武兴,耿云海,杨旭,等.空间交会寻的最优轨道机动[J].中国空间科学技术,1998,18(2):22-27. [10]乔栋,崔祜涛,崔平远.小行星探测最优两脉冲交会轨道设计与分析[J].宇航学报,2005, 26: 362−367.
同类课题研究水平概述
- 小行星由于与地球的特殊关系为世人所瞩目, 尤其近年来已成为太阳系动力学中的一个热门课题,有关对小行星研究的的论文发表数量呈逐年平稳上升趋势，根据万方数据库对关键词“小行星”的搜索，可发现近五年、近三年、近一年的相关论文数量分别为317篇，179篇和56篇。 人类对小行星研究已有较长历史。总的来说，目前所涉及的对于小行星的研究包括小行星的发现、天体测量观测、定轨、物理性质、空间研究、资源开发等不同层次[1]。 在小行星发现方面，最早的是用肉眼借助望远镜进行的。随着技术的发展，用地面望远镜进行的小行星观测已经经历了照相底片观测和CCD观测两个阶段，观测的波段也从光学拓展到红外。小行星的雷达观测技术也得到发展。通过空间望远镜进行的小行星观测以及对小行星的空间探测均已经成为现 实[2]。 近几年发现了越来越多的近地小行星。鉴于它们与地球相当靠近, 对其进行监测并从事动力学研究就显得尤为重要，山东大学的陈姗姗等人于2010年通过改进的Lap lace和Gauss方法分别给出小行星初轨计算的程序, 对改进的Lap lace方法流程进行了调整。并通过增加迭代方程右矩阵的调整, 预报结果可用于指导小行星的跟踪观测[4]。针对小行星探测任务, 讨论分析了具有较大科学探测价值目标星的选择问题; 然后, 针对探测目标的可接近性评价问题, 提出了一种多次借力机制的可接近性评价方法, 对探测目标进行筛选与评估, 得到科学价值与工程可实现性兼备的目标星;通过对该方案的分析,给出了一种多目标交会转移轨道设计与优化方法, 将原方案扩展为中途可飞越两颗主带小行星的“一探三”任务方案。 虽然对小行星的探测方法众多而且日趋完善，但是在具体处理星图时，所耗费的人力巨大，使得图片处理繁杂。在此基础上，本次研究小组在进行小行星探测具体过程中，提出了新的原始图片处理方法，创造性地运用了反相叠加法和时间减影技术，具体研究过程则是基于国际互联网实时天文观测，对小行星搜寻及探测技术的初步研究，总结通过星点图形判别、星等变化、信噪比SNR强弱及点扩展函数PSF-Fit光强分布等多种指标的处理，通过直接闪视比对法、反相叠加法和时间减影等技术相结合进行综合分析处理，探究更快速更有效判定小行星的原理和方法。
