NASA不仅仅是要把机器人送上火星或者建造太空望远镜。他们还在测试在发现小行星或彗星与地球相撞的情况下保护地球安全的计划。当然,这些计划的很大一部分是研究天空中任何潜在的危险物体。但这还不是全部:行星防御计划还包括一项名为DART的任务。

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首先,没有一颗小行星会与地球相撞。我们不会走那条恐龙。DART任务的目的是让我们自己做好准备。如果我们真的发现一块危险的太空岩石朝我们飞来,我们该怎么办?我们能确信我们的计划会奏效吗?

美国宇航局不打算炸掉布鲁斯·威利斯的那种危险小行星世界末日.相反,DART任务背后的想法是用飞船撞击它,把它撞到一个更安全的轨道上。

2022年9月27日英国夏令时00时14分,美国宇航局就这么做了。DART宇宙飞船成功地撞向了它的目标小行星“双形卫”。

这是你需要知道的关于第一次类似任务的一切。

DART的任务是什么?

双小行星重定向测试(DART)任务是对美国宇航局行星防御计划的一次试验。这是小行星撞击和偏转评估(AIDA)任务,由ESA、NASA、德国航空航天中心(DLR)、la Côte d´Azur天文台(OCA)和约翰霍普金斯大学应用物理实验室(JHU/APL)联合合作完成。

什么是有潜在危险的物体?

直径在140米以上的小行星或彗星以不到地球到太阳距离的5%的距离接近地球被称为“潜在危险物体”(PHO)。它们中的大多数不会对我们构成危险——事实上,美国宇航局说,在未来100年里,已知的PHOs没有一个有很大的机会撞击地球。然而,据估计,这些天体中只有40%是已知的。

所以,为了防止我们发现一颗正直直地冲向地球的PHO,美国宇航局有了一个计划:使用航天器使迎面而来的小行星偏转。DART是第一次尝试做到这一点,它使用了一颗名为Didymos的近地双子星小行星。环绕Didymos运行的是一颗名为Dimorphos的小卫星,该航天器于2022年9月成功将其送入不同的轨道。

DART任务的目标是什么?

DART是第一个试图通过撞击小行星来改变小行星路径的任务。

这项任务是美国宇航局行星防御战略的一部分,目的是建立我们的能力来建模、预测和准备可能对地球构成威胁的小行星,一旦发现。

它于2021年11月23日由SpaceX猎鹰9号火箭从加利福尼亚州范登堡太空部队基地发射,并于2022年9月27日撞击。

“这本质上是一项大型科学实验,看看宇宙飞船撞击小行星是否是改变其轨道的好方法太阳并可能使未来穿越地球的小行星偏离地球,如果这种情况发生,或者更确切地说,当这种情况发生时,”宇宙化学家和陨石Tim Gregory博士

“听起来,像宇宙飞船这样轻的东西,即使是像DART这样重超过半吨的宇宙飞船,也不可能推动像小行星这样重达数百万吨的东西。但你不需要把一颗小行星推太远,它就会完全错过地球。哪怕只有几分之一,你就会与地球相差数百万英里。”

更像这样
©NASA/约翰霍普金斯APL

DART撞向了哪颗小行星?

DART的目标是一个二元小行星系统,由一颗较大的小行星Didymos和一颗较小的伴星Dimorphos组成,Didymos是希腊语中“双胞胎”的意思,Dimorphos是希腊语中“两种形式”的意思,大约每12小时绕其运行一圈。Didymos直径约780米,Dimorphos直径约160米。

“需要强调的是,这个特殊的小行星系统不会对地球构成威胁。它只是被选为科学实验的目标,是根据它绕太阳的轨道从几个不同的候选对象中选择出来的。”

飞船在距离地球约1100万公里时与“双形福斯”相撞。据估计,撞击时的速度约为每秒6.6公里。

安全吗?

是的,DART任务是安全的。目标小行星Didymos对地球没有威胁。当DART在2022年到达这颗小行星时,它距离地球约1100万公里,其目标只是将小卫星Dimorphos移动到围绕这颗小行星的不同轨道上。

应急反应队上有什么?

©NASA/约翰霍普金斯APL/Ed Whitman

DART是由位于美国马里兰州的约翰霍普金斯应用物理实验室(APL)的团队设计和建造的。主体结构是一个直径约1米的立方体,在其两侧安装了巨大而灵活的太阳能阵列,每个阵列延伸约8米。它的质量约为610千克。

它由NEXT-C,美国宇航局的进化式商用氙气推进器,这是一种太阳能离子推进系统,使用氙气作为燃料产生推力。

飞船上有一个高分辨率相机DRACO,或Didymos侦察和小行星相机光学导航。除了用于支持导航,该摄像机还用于测量小行星目标的大小和形状,以调查撞击地点的地质情况。DRACO在动能撞击前获得的图像被实时传回地球。

在撞上智能导航系统前的最后四小时,或者小体机动自主实时导航,与DRACO一起工作,自动操纵飞船进入撞击位置。

该航天器还携带了一颗名为立方体卫星的伴星意大利小型立方体卫星(用于小行星成像)它是由意大利博物馆(ASI)设计的。LICIACube于9月11日在航天器接近“双形卫”时部署,并捕捉到了撞击的图像。

他们是如何指导DART的?

美国宇航局使用了“动力冲击器”技术——也就是说,航天器撞击小行星以改变其轨道。

DART使用机载摄像头、DRACO和自主导航软件进行操纵。这些指示飞船以大约6.6公里/秒(14700英里/小时)的速度与二形卫相撞,使小卫星的速度改变了不到1%。

碰撞之后会发生什么?

撞击发生后,DART调查小组正在通过地面望远镜的观测,与他们已经运行过的复杂计算机模拟,比较航天器与双形龙碰撞的结果。通过这种方式,他们将能够评估动能冲击的效果,并找出在未来出现任何行星防御情况时最有效的使用方法。

格雷戈里说:“从事任何科学研究的本质是,有时你就是不知道会发生什么。”

“由于这是第一次这样的任务,我认为成功的余地非常大。我想,套用阿波罗宇航员的话说,希望它会成功,但也可能是一次非常成功的失败。”

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作者

杰森古蒂
杰森古蒂 BBC《科学焦点》特约编辑

杰森是BBC《科学聚焦》栏目的特约编辑。他拥有物理学硕士学位,并在2019年被英国杂志编辑协会评为年度版块编辑。他从事科技报道已有十多年了。在此期间,他参观了大型强子对撞机的隧道,观看了斯蒂芬·霍金关于黑洞的里斯讲座,报道了从模拟宇宙到跳舞的凤头鹦鹉的一切。他负责杂志和网站的新闻版块,并定期出现在即时天才播客上。

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