当 NASA 的双小行星重定向测试 (DART) 撞击微型小行星 Dimorphos 时,这将是我们首次尝试展示我们有能力偏转危险的来袭小行星。
几十年来,世界各地的科学家一直在扫描天空,搜索地球附近的潜在危险小行星。随着天文学家发现越来越多的近地小行星,现在的注意力转向了我们应该如何保护地球,以防发现一颗处于碰撞轨道的小行星。一种技术是蛮力,为了测试它,DART 将于美国东部夏令时下午 7:14(格林威治标准时间 2314)在 9 月 26 日撞击 560 英尺宽(170 米)的 Dimorphos。
Dimorphos 是一个双星系统的一部分,该系统还包括另一颗小行星,即 2,600 英尺宽(780 米)的 Didymos,这使其成为衡量我们偏转能力的理想目标。DART 所谓的“动能撞击”将改变 Dimorphos 绕 Didymos 的轨道,并且由于这两颗岩石在引力上是束缚的,因此撞击不可能意外地将 Dimorphos 发射到太空中。
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这项实验标志着 NASA 的步伐发生了变化,迄今为止,NASA 一直将航天器专注于科学。然而,根据 NASA 行星防御协调办公室主任林德利·约翰逊的说法,DART 任务并不意味着在考虑危险物体方面的政策发生了变化,而是迄今为止所做工作的延续。
“我们从一开始的任务不仅是寻找小行星,而且还要研究可用于使小行星偏离撞击轨道的技术和方法,如果我们发现一颗小行星的话,”他告诉 Space.com。“DART 只是我们视为正在进行的计划中的第一次测试。”
DART 的根源可以追溯到 20 年前,当时欧洲航天局的科学家考虑了一项名为“堂吉诃德”(以西班牙著名小说中同名的骑士命名)的动能撞击器任务。尽管该特定任务从未实现,但在 2011 年,NASA 和 ESA 的代表讨论了一项潜在的联合偏转任务,称为 AIM(小行星撞击任务)。这演变成了两个独立但相关的任务:DART 和欧洲航天局的 Hera 任务,该任务将跟进 DART,于 2026 年访问 Didymos 和 Dimorphos,以查看撞击的后果并对双小行星系统进行科学研究。
如果 DART 被证明是成功的,行星科学家认为这仅仅是我们努力的开始,以学习如何保护地球免受危险小行星的侵害。
“我们当然希望在未来进行测试,无论是针对不同类型的小行星,还是测试另一种技术,例如引力拖拉机,”约翰逊说。引力拖拉机涉及将大型航天器停放在小行星旁边。航天器虽然与小行星相比很小,但将具有足够的引力将小行星拉向它。拖拉机发射离子发动机,理论上能够将小行星拉离与地球的碰撞轨道。
或者,离子发动机的推力也可以将一颗小型小行星推离地球。或者放置在小行星表面的太阳反射器可以使用阳光将太空岩石推开。
“有很多想法,”约翰逊说。
然而,虽然这些偏转方法应该适用于较小的 Dimorphos 规模的小行星,但移动较大的小行星将需要更大的力量。法国国家科学研究中心 (CNRS) 的科学家、Hera 任务的首席研究员帕特里克·米歇尔表示,能够偏转一颗 0.6 英里宽(1 公里)的小行星将“是梦想”。
但他怀疑我们是否可以使用动能撞击器偏转如此大的小行星。“我不认为这会奏效,因为它太大了,”他告诉 Space.com。
那么,什么可能对付更大的小行星呢?“我们有一个尺寸阈值,我们必须提到‘坏词’:核武器,”米歇尔说。“移动一颗公里级大小的小行星需要如此多的能量,以至于只有核装置才能提供。好消息是我们几乎知道所有 1 公里大小的物体,并且至少在未来一个世纪内,没有一个对我们构成威胁。”
理论上,这给了我们时间,尽管考虑到仍有大量太空岩石需要寻找,因此仍有可能发现一颗处于碰撞轨道的小行星。
天文学家预测,大约有 25,000 个相当大的物体穿越地球轨道。在直径大于 0.6 英里(1 公里)的物体中,如果撞击地球,可能会威胁到文明,其中约 97% 已被发现。对于较小的物体,直径为 460 英尺(140 米)或更大,如果与地球碰撞,可能会造成重大的区域性破坏,据估计,到目前为止已发现 42%。至少在未来一个世纪左右,尚未发现有任何一颗处于与地球碰撞的轨道上。
科学家们仍在寻找,许多地面和太空观测站都在做出贡献。夏威夷的 Pan-STARRS 望远镜和亚利桑那州的卡特琳娜巡天系统都由 NASA 资助,用于搜索近地小行星,智利的 薇拉·C·鲁宾天文台 也将在本十年晚些时候开始科学运行时发挥作用。在太空中,NASA 的 NEOWISE 任务——旧的广域红外巡天探测器航天器被赋予了新的用途,已率先发现了数千颗小行星。
据NASA 称,这些搜索现在平均每年发现约 500 个相当大的近地天体 (NEO)。但在 25,000 颗疑似大于 460 英尺的近地小行星中,到目前为止仅已识别出 10,000 颗,这意味着以目前的发现速度,还需要 30 年才能全部找到它们。
为了加快速度,NASA 计划最早在 2026 年发射 NEO Surveyor 任务。作为红外太空望远镜,NEO Surveyor 将搜索并表征所有大于 460 英尺且冒险进入地球 3000 万英里(5000 万公里)范围内的危险小行星和彗星。
“NEO Surveyor 旨在在 10 年内找到剩余的小行星,”约翰逊说。
虽然 DART 是第一个尝试偏转小行星的任务,但世界各地的航天机构多年来一直在访问小行星。NASA 的 NEARShoemaker 任务于 2001 年访问并登陆了近地小行星爱神星,JAXA 的隼鸟号和隼鸟2号 样本返回 任务访问了近地小行星 丝川 和 龙宫。NASA 的 OSIRIS-REx 任务目前正在从贝努小行星带回样本,当然 Hera 也将在 2024 年发射后加入行列。这些任务正在表征不同类型的近地小行星,并确定它们的成分和内部结构,所有这些都有助于了解偏转任务的效果。
然而,目前,所有人的目光都集中在 DART 及其于 9 月 26 日与 Didymos 和 Dimorphos 的交会上。如果任务按计划进行——这仍然是一个很大的“如果”——那么它将使我们确信人类有一种可行的方法来保护地球。
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