國際航天局將用一艘宇宙飛船撞擊一顆小行星

2021-01-10 天文在線

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時機已經成熟，我們準備用一艘宇宙飛船去撞擊一顆小行星。

這顆小行星叫做迪蒂莫斯-B,是迪蒂莫斯雙星系統中較小的一顆。該太空飛行器是美國航天航空局的雙小行星重定向測試（DART)。此次撞擊實驗是為了測試太空飛行器的撞擊是否可以改變小行星的軌道，從而保護地球免受太空巖石的傷害。

這項由歐洲航天局（EDA）和美國航天航空局（NASA）聯合制定的小行星撞擊及偏轉項目宣布於今年，但近來小行星任務中的意外發現可能會對這次試驗產生影響。

例如，今年日本航天局（JAXA）的「隼鳥二號」（Hayabusa2）轟炸小行星「龍宮」（Ryugu）時，形成了一個比預想大幾倍的撞擊坑。此外，這顆小行星的表面上的物質與沙粒很相似，這可能會影響動力衝擊偏轉的有效性。

「『隼鳥二號』的撞擊表明像沙子一樣的表面和風化層是沒有凝聚力的。主導這個撞擊過程的是重力，而不是構成小行星的物質本身的強度。」法國國家科學研究中心（CNRS）的行星科學家派屈克·米歇爾解釋道。

「如果重力在迪蒂莫斯-B上也起主導作用，即使它小的多，我們最終任然可能會得到一個比我們的模型和實驗結果更大的隕石坑。最終，這些小天體對人們的影響會非常小，這項推論可能會對行星防禦產生重大影響。」

繼之前在羅馬舉辦的AIDA研討會之後，科學家們在日內瓦召開的2019年EPSC-DPS聯席會議進一步討論了該項目。

「今天，我們是人類歷史上第一批擁有技術去改變一顆小行星軌道從而避免地球受到撞擊的人。」歐洲航天局（ESA）的天文學家伊恩·卡內利在接受《技術評論》採訪時回答道。

「需要解答的關鍵問題是，我們現有的技術和模型真的能發揮作用嗎？正如開車前需要買份保險，行星撞擊及偏轉項目（AIDA）便是地球的保單。」

迪蒂莫斯系統也是一個完美的測試平臺。它是近地天體，所以離地球不遠，同時也不會與地球發生碰撞，這就意味著我們的測試不大可能適得其反。

「作為雙小行星重定向測試（DART）的目標，迪蒂莫斯系統是人類首次進行行星防禦實驗的理想對象。」 約翰霍普金斯大學應用物理實驗室的行星科學家南希·夏博特說道。

「它不在與地球相撞的軌道上，因此目前不會對地球構成威脅。然而，其二元性質使得雙小行星重定向測試（DART）能夠試驗和評估動力衝擊器的效果。」

在這個雙星系統中，較大的迪蒂莫斯-A直徑約780米；較小的迪蒂莫斯-B直徑約160米，有時被稱為「Didymoon」，它每11.92小時繞較大的小行星公轉一圈。,

當雙小行星重定向測試（DART）以每小時23760公裡(每小時14760英裡)的速度撞擊迪蒂莫斯-B時，它只會對小行星的速度產生非常輕微的影響——大約每秒1釐米。

對於單個小行星，我們可能根本無法探測到這些改變；但在迪蒂莫斯系統中，預計撞擊會稍微改變迪蒂莫斯-B的軌道周期，可能會比原本的11.92個小時多花幾分鐘。

這聽起來可能微乎其微，但如果我們能足夠早地攔截一顆飛向地球的小行星，這微小的速度變化就能讓結果大相逕庭。

DART計劃於2021年7月發射太空飛行器，預計將於2022年9月與小行星相撞。一顆名為LICIAcube的小型立方體衛星將在撞擊之前脫離太空飛行器並拍攝撞擊照片傳回地球。隨後，地面望遠鏡將觀測迪蒂莫斯系統，根據其系統光照曲線的規律性下降來判斷公轉周期是否改變。

任務的第二部分是歐洲航天局的「赫拉」。這是一艘小型觀測飛船，將於2023年發射，2027年抵達迪蒂莫斯-B進行觀測。由於我們不能從地球上看清楚小行星系統，「赫拉」將告訴我們所有更精細的細節——例如，DART計劃的撞擊是否能使迪蒂莫斯-B縱向擺動。

「赫拉」已通過系統需求評審，目前已進入開發階段

「行星防禦確實需要全球共同的努力。」卡內利在《技術評論》的採訪中說道

「除了技術和科學之外，AIDA對於全球科學家和機構之間的合作方面也是一次非常好的實驗。如果一顆小行星就要撞向地球，人類需要這種合作。」

作者： MICHELLE STARR

FY: Nep

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