行星防御不再是纸上谈兵：NASA使用航天器成功击中一颗小行星

行星防御不再是纸上谈兵：NASA使用航天器成功击中一颗小行星

对可能撞击地球的小行星进行干预在很多科幻作品中都出现过，实际上这个题材早已不怎么“科幻”了，因为小行星真的有可能撞击地球，而人类也真的可能具备对此进行干预的能力了。就在今天，美国航空航天局使用DART航天器进行了人类历史上第一次试图干预其他天体运行轨道的行动：撞击一颗直径160m的小行星。

图源：pixabay.com

如果有小行星可能撞击地球，解决的办法无非三种：地球躲闪一下；改变小行星的轨道；或者炸碎它。第一种目前做不到，第三种也比较难，除非是直径小于一公里的“小石子”。最有可能的办法是第二种，将小行星推离既定轨道，基本上就是太空桌球。原理容易理解，想要实现则是不折不扣的高科技。NASA为了测试有关防御可能性的一系列问题，设计了一次撞击试验。

试验目标

小行星的卫星 Dimorphos

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由243张图像的合成的目标图片。

图源：NASA JPL DART Navigation Team

图源：ESA

小行星 65803 Didymos 是一颗双星近地小行星，直径约为780m，而 Dimorphos 则是它的卫星，直径约 160m。这颗小行星游荡在太阳系里，不会跟地球的轨道发生重合，很安全；距离地球最近时，约为1100万公里，而撞击就选择了这个时机，容易观测也容易控制各种航天器。由于 Dimorphos 绕着 Didymos 运行的公转速度比它们绕太阳运行的速度要慢得多，在这个双星系统内，小卫星被撞击后的运行状态改变更容易测量。

对它们的跟踪观测已经持续了很久，一方面是为航天器的撞击选择最准确的角度，一方面也收集足够的数据，用以对比撞击前后卫星 Dimorphos 的轨道变化情况。因为DART的质量只有600公斤，对于直径160m，质量超过五百万吨的 Dimorphos 来说像一粒沙子。即便DART成功地改变了Dimorphos的轨道，也只能观察一些细微的迹象。

试验设备

DART航天器

DART航天器接近目标小行星时的想象图

图源：NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben

DART 航天器的名字源于其所属的任务：Double Asteroid Redirection Test (DART)，这颗重约600公斤的航天器是一个由传感器、天线、离子推进器和两个长8.5米的太阳能电池阵列组成的立方体探测器，于2021年11月23日搭乘猎鹰9号发射升空，与火箭分离后在太空以每小时22000公里的速度飞向目标。它由约翰霍普金斯应用物理实验室 (APL) 设计制造，而对其进行导航控制的则是喷气推进实验室 (JPL) 。

试验过程

分离，瞄准，撞击，观测

图源：NASA/Johns Hopkins, APL/Steve Gribben

JPL 的导航部门具备丰富的经验，他们已经将航天器送入了太阳系好几个行星：卡西尼号到达土星，朱诺号到达木星，毅力号到达火星。每个任务都会带来一系列独特的挑战，而 DART 任务也有自己的特点。

在撞击前24小时，导航团队必须将 DART 航天器送入一个只有15公里宽“发射跑道”内，之后最终的轨道修正将由 DART 航天器自行完成，最终以6.1公里/秒的速度撞击目标。同时他们也必须规划好辅助设备的轨道：意大利航天局 (ASI) 的 Light Italian CubeSat for Imaging Asteroids， 简称LICIACube。这个小航天器已经在9月11日与DART分离，它的任务是在 DART 撞击后2 -3分钟内到达 Dimorphos 周围40-80公里的范围内，近到足够拍到撞击和喷射羽流的现场高清照片。

DART 和 LICIACube 在撞击 之前将分离。

图源：NASA/Johns Hopkins, APL/Steve Gribben

近地天体研究中心 ( CNEOS )的成员将和其他机构的人员一起研究撞击喷出的岩石羽流、破碎的石块和尘埃，以及DART留下的人造“陨石坑”。数据和图像不仅来自 DART 和 LICIACube ，还会有太空和地面望远镜的加入——哈勃和韦伯望远镜都将加入围观。

科学家们预计撞击将使 Dimorphos 的公转速度降低约 1%。之前 Dimorphos 的公转周期约为12小时，如果撞击能够缩短公转周期73秒以上，则任务就算成功，这代表在有意义的尺度上改变了小行星的运行状态，而最乐观的估计最长可降低10分钟。

北京时间9月27日早上7点14分左右，DART成功命中了 Dimorphos ， 上面搭载的 DRACO 成像仪发回了命中前的最后一段视频。

参考文献：

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