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