夏令时节的海边，人们总能看到嬉笑的孩童们在海滩上堆建着沙堡（图1）．在浩瀚的太阳系中也散布着这样一种类似沙堡结构的天体，就是我们常说的小行星．大部分小行星位于火星和木星之间的“小行星主带”上．其蕴含着丰富的稀有矿物资源，并保存着太阳系形成初期的原始成分，是研究太阳系起源和演化历史的“活化石”，具有极大的科学价值．随着近几年小行星探测热潮的兴起，人们对小行星的认知已经从它们的轨道、形状、旋转速率和光谱类型扩展到对其结构演化机制和外力响应特性的研究．

图1 海滩上的沙堡

       大量统计数据和图像观测结果表明，大部分小行星是由不计其数的颗粒物质在万有引力的作用下聚集形成的颗粒体系．图2是日本隼鸟号探测器于2005年造访小行星25143Itokawa时拍摄的高精度地形表面照片，它充分展现了小行星的碎石堆结构．这些奇妙的小天体就像是在太空中进行轨道旅行的沙堡，被一双无形的手摆弄成各种形状．

图2 小行星25143 Itokawa

        除了绕着太阳公转之外，这些小行星还会“自得其乐”地进行自转运动．其自转周期从几小时至几天不等．小行星的旋转速率是研究小行星演化性质的一条重要线索．由于多数小行星运动在拥挤的小行星主带，它们的自转周期常常会受到撞击作用发生剧烈的改变，自转轴也会偏离星体主轴方向．通过研究小行星家族旋转速率和自转轴偏转程度，可以推断出小行星家族的撞击历史．
    考虑到小行星疏松的碎石堆结构，旋转产生的离心力是否会抵消引力作用并导致小行星瓦解呢？小行星表面颗粒受到垂直于自转轴的力为

其中，G是万有引力常数，T是小行星自转周期，ρ是小行星的体积密度（一般在2 000 kg/m3左右），δ 是颗粒与小行星质心连线与自转轴的夹角．可看出，当小行星的旋转周期小于2.3小时，离心力就会大于引力，颗粒就会脱离小行星表面．也就是说，碎石堆结构的小行星旋转速率不可能太快．实际上，在获得小行星的高精度图像之前，碎石堆结构的概念在很大程度上正是基于小行星旋转速率的分布提出来的．20世纪90年代美国天文学家哈里斯(HarrisAW)对688