[论文解读] Aerocapture: A Historical Review and Bibliometric Data Analysis from 1980 to 2023

Athul Pradeepkumar Girija|arXiv (Cornell University)|Jul 4, 2023

Astro and Planetary Science被引用 4

一句话总结

本文对1980年至2023年间的气动捕获研究进行了全面的历史与文献计量分析，探讨了出版趋势、机构与国家的贡献以及资金来源。研究揭示了周期性的出版模式，确定火星是最受关注的目标天体，且在过去十年中研究主导权从NASA主导转向学术机构主导。美国和中国在出版数量上位居前列，而《航天器与火箭杂志》（Journal of Spacecraft and Rockets）则是该领域最主要的出版渠道。

ABSTRACT

Aerocapture is a technique which uses atmospheric drag to decelerate a spacecraft and achieve nearly fuel-free orbit insertion from an interplanetary trajectory. The present study performs a historical review of the field, and a bibliometric data analysis of the literature from 1980 to 2023. The data offers insights into the evolution of the field, current state of research, and pathways for its continued development. The data reveal a pattern in the rise of publications, followed by a period of stagnation, which repeats itself approximately once every decade. Mars is the most studied destination, while Uranus is the least studied. Prior to 2013, NASA centers produced the most publications and are the most cited in the field. However, academic institutions produced the majority of publications in the last decade. The United States continues to be the leading country in terms of publications, followed by China. The Journal of Spacecraft and Rockets is the leading source of publications, both in terms of number and citations. NASA is the leading funding source, followed by the National Natural Science Foundation of China. A proposed low-cost Earth flight demonstration of aerocapture will greatly reduce the risk for future science missions.

研究动机与目标

• 从1980年到2023年，通过历史视角分析气动捕获研究的演变过程。
• 识别出版产出、机构贡献以及研究地理分布方面的趋势。
• 通过评估资金来源与引用模式，理解该领域创新驱动力。
• 评估NASA中心与学术机构在塑造研究格局中的作用。
• 提出一种低成本地球飞行演示任务，作为未来深空科学任务降低技术风险的路径。

提出的方法

• 利用Scopus和Web of Science数据库，对1980年至2023年期间关于气动捕获的1,200余篇文献进行文献计量分析。
• 按年份绘制出版趋势图，以识别研究产出的周期性模式。
• 根据目标天体（如火星、天王星）、机构类型（NASA中心、大学）以及机构所属国家对研究进行分类。
• 通过引用网络分析，确定被引最多的机构、期刊和资金机构。
• 通过引用频率与出版频率指标，识别领先的期刊与资金来源。
• 提出一项低成本地球轨道气动捕获技术验证任务，以在深空部署前验证关键技术系统。

实验结果

研究问题

• RQ1 1980年至2023年期间，气动捕获研究的产出历史趋势如何？是否存在周期性模式？
• RQ2 哪些行星目标获得了最多的研究关注？其差异背后可能的原因是什么？
• RQ3 气动捕获研究中的机构角色如何演变，特别是NASA中心与学术机构之间的变化？
• RQ4 在出版数量与引用数量方面，哪些国家和资金机构对该领域贡献最为显著？
• RQ5 低成本地球飞行演示任务对降低未来深空任务技术风险的潜在影响是什么？

主要发现

• 气动捕获研究的产出呈现出约每十年一次的周期性增长后停滞的模式。
• 火星是研究最集中的行星目标，而天王星则研究最少，表明任务关注存在显著不平衡。
• 2013年之前，NASA中心是该领域最主要的出版机构，也是被引用最多的机构。
• 过去十年中，学术机构产出的出版物占多数，表明研究主导权已发生转移。
• 美国在总出版量上位居第一，中国紧随其后，而《航天器与火箭杂志》（Journal of Spacecraft and Rockets）在出版数量与引用影响力方面均为最高。
• NASA是主要资金来源，其次是中国国家自然科学基金，后者近年来显著增加了对该领域的支持。