末日预演开始,NASA航天器将撞小行星

iWeekly周末画报 2021-11-26 09:00

“行星撞击地球”是人类最大的噩梦之一,而如何能够防止人类面临恐龙灭绝的绝境,也是天文学家们一直努力的议题。如今,人类终于发起首次防御尝试。美国国家航空航天局(NASA)24日使用SpaceX猎鹰9号火箭,从加州范登堡航天发射场发射了一艘航天器,它预计将于明年9月底撞击一颗近地小行星Dimorphos。此次“双小行星重定向测试”(DART,Double Asteroid Redirection Test)任务,旨在测试飞行器撞击对行星速度和路径的影响程度,学习如何保护地球规避其他天体。




撞击目标:Didymos孪生小行星

耗资3.25亿美元(约合人民币20.7亿元)的DART任务将瞄准一对紧密围绕对方运行的近地孪生小行星,也被称为双子星。双子星是此类测试完美的自然实验室,如果DART撞向一颗单独的小行星,它围绕太阳的轨道周期仅会改变约0.000006%,这将需要很多年的时间来测量。但双子星小行星因为是围绕双子星中大行星运行的,所以撞击之后相比围绕太阳运行的行星,轨道改变会更明显。



这次被列为撞击目标的两个天体中较大的被称为Didymos(狄迪墨斯,“孪大星”),宽度约为780米,而其较小的是Dimorphos(狄墨尔弗斯,“孪小星”),宽度约为160米。像Dimorphos这样大小的天体,爆炸的能量是普通核弹的好几倍,可以摧毁居民区,造成数以万计的人员伤亡。直径300米以上的小行星可以造成整个大陆的破坏,而那些直径大于1公里的小行星将产生世界性的影响。



在摆脱地球引力后,DART将沿着自己的轨道围绕太阳运行,等到2022年9月,该双子星接近地球670万英里范围内的时候进行拦截行动。DART将以大约每小时15000英里(6.6公里/秒)的速度撞向Dimorphos,尽管行星的速度只会被改变不到一毫米每秒,但这样微小的变化足以使行星偏离与地球碰撞的轨道约1%。“DART只会轻微地改变Dimorphos的轨道周期,但这是一个小行星在被提前发现的情况下所需要做的一切。”NASA行星防御协调办公室的凯利·法斯特(Kelly Fast)表示。



DART航天器的构成

由于航天器注定会在自杀式任务中损坏,DART的组成相当简单,由一个金属盒子、两个用于供电的可扩展太阳能电池阵列、一个摄像头和一个较小的立方体纳卫星(CubeSat)组成,成本为3.08亿美元。虽然DART的航天器有效载荷很小,但它拥有先进的团队和关键的航天工具。



DART携带的相机DRACO是一个超高分辨率的照相机,可以测量附近小行星的大小、形状和地质成分,用于拍照、光学导航和Didymos的侦察。配备的金属氧化物半导体和图像处理器可以帮助航天器确定Dimorphos的精确定位,并通过连接在机器上的天线将信息实时地流回地球。此外,DART将配备一个最先进的导航工具包,其中包括星体追踪器。在DART撞击目标的10天前,它将发射一个由意大利制造的立方体纳卫星(CubeSat),名为LICIACube。这个较小的卫星将传回撞击前后小行星多光谱图像,包括碎片的羽流以及由此产生的陨石坑,观测撞击效果。




人类首次尝试防御行星威胁技术测试

由于我们尚不清楚Dimorphos的内部结构,撞击的结果还不确定。如果Dimorphos内部相对坚固,它可能会产生大量的碎片,带来额外的推动力。地面望远镜将在数周或数月内通过观测行星变暗的频率来测量Dimorphos在遭遇撞击后运行轨道的微小变化。NASA希望通过这次测试尽可能捕捉撞击过程中的细节,DART项目科学家汤姆·斯塔特勒(Tom Statler)表示:“我们想知道的是:我们是否真的使小行星发生了偏转,以及我们是如何有效地做到的?” 



2005年,美国国会指示NASA发现并追踪90%的大于140米的近地小行星。目前还没有已知的此类小行星对地球构成直接威胁,但由于天文学家估计只有40%的天体被人类发现,我们仍不知道是否有一天会有一颗未知的小行星突然出现、威胁地球。


在保护地球的演习中,让来自宇宙的天体偏离与地球的致命会合路径已成为首选解决方案,然而没有人知道这种技术是否能成功,因为此前从未尝试过将小行星撞开。这次DART处理危险小行星的方法被称为动能撞击器技术,如果任务成功,它可以首次证明人类有能力将一颗潜在的危险小行星撞离地球。除此之外还有其他应对小行星冲击的想法,将逐渐被试验,包括随着时间的推移更缓慢地移动小行星,甚至像好莱坞电影常见的那样引爆核弹撞击小行星——就像电影《世界末日》(Armageddon)和《天地大冲撞》(Deep Impact)中演的那样。


新闻及图片来源:BBC、CNET、纽约时报,部分图片来源于网络

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