科技前沿:行星防御实验

科技前沿:行星防御实验

2022年9月,美国国家航空航天局(NASA)发射了一台小型航天器,成功撞击了距离地球1100万千米的一颗小行星,让这颗小行星偏离了原本的轨道,这是人类历史上第一次行星防御模拟实验。

DART(double asteroid redirection test),即双小行星重定向测试,是NASA验证动能撞击器技术的关键测试——通过撞击小行星改变其速度和路径。DART是有史以来第一个通过动能撞击器偏转小行星轨道的太空任务,此次任务展示了人类应对潜在小行星撞击威胁的能力(图2-27)。

图2-27 DART任务示意图

DART的目标是双小行星系统Didymos,在希腊语中意为“双胞胎”。该系统由两颗小行星组成:较大的小行星Didymos(直径780米)和较小的、作为卫星的小行星Dimorphos(直径160米)(图2-28),它围绕较大的小行星运行。在DART撞击之前,Dimorphos围绕Didymos的轨道周期为11小时55分钟,两颗小行星中心之间的距离为1.18千米。DART航天器几乎正面撞击了Dimorphos,缩短了它绕Didymos轨道运行所需的时间。

DART任务经过精心设计,选择的目标小行星对地球没有威胁。这个小行星系统是一个完美的试验场,可以检验发射航天器撞击小行星是不是改变其轨道的有效方法,以备在将来应对威胁地球的小行星。

从地球上看,Didymos系统是一个食双星,这意味着Dimorphos在绕着更大的小行星运行时,会从Didymos的前面和后面经过。因此,地球上的望远镜可以测量Didymos组合系统亮度的规律性变化,以确定Dimorphos的轨道。DART 撞击时间选在2022年9月,此时地球和 Didymos 之间的距离最小,这样可以实现最高质量的望远镜观测,以确定DART撞击的影响。

Didymos的轨道在任何时候都不会与地球相交,DART在撞击Dimorphos时的质量约为570千克,而Dimorphos的质量约为50亿千克。DART传递给Dimorphos的能量很低,无法破坏小行星。DART的动能撞击使Dimorphos的轨道发生了变化,撞击后的轨道距离Didymos稍微近了一点。

图2-28 小行星Dimorphos

【扩展阅读】

[1]巴德斯库.探秘小行星[M].周必磊等译.北京:国防工业出版社,2016.

[2]乔恩·埃里克森.地球的入侵者——小行星、彗星和陨星[M].杨帆译.北京:首都师范大学出版社,2010.

[3]焦维新.话说小行星[M].沈阳:辽宁人民出版社,2022.

[4]安德鲁·梅.撞击地球:来自小行星和彗星的威胁[M].肖娴译.重庆:重庆大学出版社,2020.

[5]约翰·曼.宇宙星尘:彗星、流星与小行星[M].王素等译.南京:江苏凤凰科学技术出版社,2020.