小行星撞地球前我们先撞它——人类将首次尝试防御小行星试验

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  近日,美国航天局(NASA)通过在线方式召开新闻发布会,宣布即将发射首个小行星防御试验卫星DART“飞镖”,它将成为人类抵御小行星威胁的“炮灰”,测试撞击小行星的效果。

  6500万年前,一颗直径10千米的小行星撞击地球,造成地球上许多生物灭绝,统治陆地1亿多年的恐龙也未能幸免。这个故事想必大家都已不陌生了,学术界也大多认可这次小行星撞击事件,这也被认为是历次地球生物大灭绝事件中,原因相对最为明确的一次。那么问题来了,像这样的小行星撞击事件还会发生吗?如果有朝一日,类似的小行星再次来袭,我们有无办法幸免于难呢?在科幻电影中出现过很多种对抗小行星撞击的方法,如爆破法、撞击法、激光照射法等等。那么这些方法是否靠谱?效果是否明显呢?如果不去尝试一下,心里肯定没底。

  DART 就是这样的开路先锋。它的全称为 Double Asteroid Redirection Test ,可翻译成“’双小行星撞击转向试验卫星”。它的目的地是双小行星系统“狄迪莫斯”Didymos,在希腊语中是“双胞胎”的意思,小行星编号为65803号。该系统由两颗小行星组成:较大的小行星就是“迪迪莫斯”,它有一个中文名字叫“孪大星”,直径780米,较小的那颗小行星,或者说是孪大星的卫星,也有一个希腊名字“狄默尔弗斯”Dimorphos,中文名“孪小星”,直径只有160米,它也是目前国际天文学联合会赋予正式名称的最小天体。DART 的目的就是对孪小星进行撞击,并观察撞击效果。英文单词 dart 有“镖;飞镖”的意思,给这个任务起“飞镖”的昵称倒也贴切,再次佩服一下老外起名字的水平。

  DART任务标识(来源:NASA)

  孪大星-孪小星系统被认为是人类首次行星防御试验的最佳候选。原因有四。第一,孪小星的质量非常小,按我们现有技术,有可能对它进行撞击试验并产生可观测的效果。第二,这个小行星系统距离太阳约1.0-2.3天文单位,到撞击时距离地球约1100万千米,孪小星距离孪大星只有1.2千米,每12小时绕行一圈,地面望远镜和“哈勃”太空望远镜都有能力分辨二者,对撞击后的效果作出评估。第三,孪小星绕孪大星公转的轨道面与黄道面接近,从地球上看,它们构成了“食双星”,这意味着孪小星既会从孪大星前经过,也会从它身后经过,这样形成的亮度的规律性变化对测定其轨道周期极为有利。第四,这两个小家伙不会对地球造成威胁,不必担心我们撞击孪小星后反而自找麻烦。

  孪大星与孪小星(狄迪莫斯系统)(来源:NASA)

  “飞镖”卫星的质量只有 500 公斤,除了一个太阳传感器、一个导航用的星敏感器和一个20厘米口径摄像机以外,没有携带任何科学载荷,是个低成本的卫星。毕竟要当“炮灰”嘛,整太大没意思。它将使用新型太阳能电推发动机(SEP),功率为3.5千瓦。届时,它将瞄准孪小星的正中央,以 6.6 km/s 的速度进行撞击,预计对孪小星产生约 0.4 mm/s 的速度变化。看上去很小,但由此可能会造成其几分钟乃至10分钟的公转周期的变化,那么在一个百万公里尺度上,很可能会有较为显著的位置偏差。

  根据计划,“飞镖”卫星将于北京时间11月24日发射,撞击试验目前安排在2022年10月进行。“飞镖”卫星还随身携带了一个“小弟弟”,是一颗六单元的立方星LICIACube(Light Italian CubeSat for Imaging of Asteroids,意大利轻型小行星成像立方星)。它将在撞击前离开“飞镖”采集图像,并在撞击后近距离进行观察,并直接将数据传回地球。也就是说,它负责对撞击过程进行“现场直播”。更为精确的撞击效果评估将交给3年后发射的另一个小卫星Hera“赫拉”来承担。

  LICIACube 与 Hera(来源:ESA)

  总的来说,这项行动是极富挑战、极具意义、极其有趣的。使用一颗小卫星,通过受控的方式撞击小行星令其改变轨道,技术上完全可行,效果上有待检验,这会给未来小行星防御提供很有价值的参考数据。虽然目前为止还没有一颗已知大小超过140米的小行星在未来100年内有较大概率撞击地球的可能,但是也有研究认为我们可能只发现了其中的 40% 而已。杞人忧天也好,未雨绸缪也罢,面对潜在的小行星撞击风险,先下手为强,总是没错的!

  参考资料:

  [1] https://dart.jhuapl.edu/

  [2] https://www.nasa.gov/specials/pdco/index.html#dart

  本文转自天文茶餐厅


新闻来源:新浪