一颗小行星灭绝了恐龙；现在地球人正在反击。大多数科学博物馆中蜥脚类动物化石的存在有力地提醒我们，小行星在绕太阳运行时可能会威胁地球，偶尔会危险地靠近我们的星球——或者，在 6600 万年前，过于靠近。现在，科学家们已经测试了一种可能使我们的星球免受未来末日灾难的方法。在过去一个小时里，NASA 的双小行星重定向测试 (DART) 航天器撞击了一颗名为 Dimorphos 的小行星。
正如 DART 的全名所示，这次撞击并非偶然。它的目的是将这块太空岩石的轨迹移动一个微小但明显的幅度——观察员将从远处使用大量地面和太空望远镜仔细确认和跟踪这种变化。未来，如果发现一颗危险的小行星正朝着地球的碰撞轨道而来，我们可能会使用相同的技术将其推离轨道并避免灾难。“我们不是在炸毁死星，”约翰·霍普金斯大学应用物理实验室 (APL) 的 DART 调查团队负责人安迪·里夫金说，该实验室负责该任务。“我们正在利用航天器的动量来改变小行星的轨道。”
DART 于 2021 年 11 月发射，目标是撞击 Dimorphos，一颗直径 160 米的小行星，它围绕另一颗几乎大五倍的小行星 Didymos 运行。在近一年的时间里，自动售货机大小、重约 600 公斤的航天器追上了小行星，并在接近过程中拍摄了越来越清晰的图像。直到今天，美国东部时间晚上 7:15，当 APL 任务控制中心的工程师停止接收来自航天器的信号时，证实了它以自毁方式撞击了距离地球约 1100 万公里的 Dimorphos。
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NASA 行星科学部门主任洛里·格莱泽在撞击后于该太空机构的活动直播中发表讲话时说：“我们正在开创人类的新纪元，这是一个我们有潜力保护自己免受危险小行星撞击等事件的纪元。”
航天器以约每小时 23,000 公里的速度飞行，以约三公吨 TNT 的能量撞击了小行星，爆炸成超高温的金属和小行星碎片雨。一艘名为 LICIACube（用于小行星成像的意大利轻型立方体卫星）的小型意大利航天器在三分钟后跟进，拍摄了撞击图像，这些图像将在未来几天发布。然而，真正的任务才刚刚开始。现在，科学家们将使用从地面望远镜到深空天文台的一切设备来观察 Dimorphos，看看 DART 的剧烈撞击对其目标产生了多大的影响。“我们首次证明，如果人类需要改变小行星的轨道，我们有能力做到这一点，”马里兰大学的 DART 团队成员哈里森·阿格鲁萨说。
DART 任务最初构思于大约二十年前，当时美国和欧洲的科学家开始讨论一项联合任务，该任务可以实践一种动能小行星偏转技术。该任务最初名为 AIDA（小行星撞击和偏转评估），将包括 NASA 的 DART 航天器和欧洲的 AIM（小行星撞击任务）航天器，后者将绕目标运行并观察撞击。遗憾的是，由于资金不足，欧洲官员于 2016 年取消了 AIM。然而，在 2019 年，该任务以赫拉航天器（以希腊婚姻女神的名字命名）的形式重生。但这种重新启动开发意味着发射延迟：赫拉要到 2024 年才会升空，并且要到 2026 年才会到达 Didymos——太晚了，无法见证 DART 的撞击，但仍有时间研究其持久的影响。
科学家们希望 DART 的目标是一颗双小行星，即一颗小行星围绕另一颗小行星运行，因为这种天体配置可以更轻松地测量小的、撞击引起的轨道变化。“偏转几乎是瞬间发生的，”法国国家科学研究中心的帕特里克·米歇尔说，他是 AIM 的前首席科学家，现在是赫拉的首席研究员。2013 年，科学家们选择了 Didymos 系统作为目标。这颗较大的小行星于 1996 年首次被发现，在 2003 年发现一颗小型伴星后获得了它的名字（希腊语意为“双胞胎”），后来这颗伴星被命名为 Dimorphos，意为“有两种形式”。
来源：Matthew Twombly；来源：NASA，约翰·霍普金斯大学应用物理实验室（DART 参考）
Dimorphos 每 11.92 小时完成一次 Didymos 的轨道运行。这两颗小行星与地球共享相似的轨道，但它们永远不会靠近我们星球几百万公里以内，因此不会构成威胁。但它们的轨道角度意味着 Dimorphos 会定期在 Didymos 前方“凌日”，从而可以精确测量其轨道周期。撞击之后，包括詹姆斯·韦伯太空望远镜和哈勃望远镜，甚至包括 NASA 的露西探测器等航天器（目前正在前往木星附近小行星的途中）在内的各种望远镜将跟踪这次凌日，从而使科学家能够计算出 Dimorphos 的轨道发生了多大的变化。
DART 几乎正面撞击了小行星，这意味着它减慢了 Dimorphos 的轨道速度。然而，这颗小行星非常小，以至于任务科学家既不知道它的确切形状，也不知道它的成分——Dimorphos 是一个坚硬而固体的物体，还是一个由岩石和巨石组成的松散的“碎石堆”，它们轻轻地堆积在一起。在接近的最后时刻，DART 发回了 Dimorphos 碎石遍布的表面的图像，表明这颗小行星远非坚如磐石。如果它是坚硬的，那么其轨道的改变可能仅仅超过一分钟，因为 DART 只会将相对较小的动量传递给小行星。“我们需要至少 73 秒的轨道变化”才能宣告任务成功，里夫金说。相反，Dimorphos 破旧的外观表明，向外喷射物质的力量（可能高达数千万公斤）可能会导致更大的动量变化，从而将小行星的轨道缩短 10 分钟或更长时间。这样的事件可能会完全重塑 Dimorphos，甚至使其翻滚。“小行星越脆弱，陨石坑就越大，”瑞士伯尔尼大学的 DART 团队成员萨比娜·拉杜坎说。“当然，我们希望有大量的偏转和喷射物，因为那会更有趣。”
来源：Matthew Twombly
望远镜和 LICIACube 的观测应该会大致揭示轨道改变了多少以及释放了多少喷射物，DART 团队计划于今年 12 月在芝加哥举行的美国地球物理联合会会议上宣布该任务的初步结果。但在赫拉于 2026 年到达之前，没有人会确切知道该任务有多成功。该航天器的观测将准确测量 Dimorphos 的质量，并更准确地了解其围绕 Didymos 的轨道发生了多大的变化，这可能比仅从更遥远的观测中获得的精度高出 10 倍。“我们将了解推动力有多大，并更好地了解 Dimorphos 是由什么构成的，”APL 的 DART 团队成员安吉拉·斯蒂克尔说。
如果未来需要像 DART 这样的任务来拯救地球，这可能是至关重要的信息。“这是我们目前正在做的最重要的事情之一，”欧空局行星防御办公室副主任德特勒夫·科什尼说。“多年来，我们一直在谈论需要证明我们能够偏转小行星。”虽然已知没有几公里大小的恐龙杀手级小行星正朝着我们的星球的撞击轨道而来，但像 Dimorphos 这样的小型小行星的约束较少，目前仅估计已知其总量的百分之几。“我们还不够了解，无法感到安全，”科什尼说。一颗 Dimorphos 大小的太空岩石的撞击可能会瞬间摧毁一座城市，并对整个国家造成广泛的破坏，这意味着有充分的理由去关注这样的小行星。
即将到来的望远镜，例如计划于本十年晚些时候在智利上线的薇拉·C·鲁宾天文台，将更好地跟踪这些小行星。如果我们真的发现一颗小行星正朝着地球的碰撞轨道而来，那么 DART 任务的结果很可能会决定我们将采取什么行动。“它将验证我们可以使用的一种工具，”里夫金说。为了转移一颗危险的小行星，可以使用更大版本的 DART，甚至可以使用一系列 DART 大小的航天器，一个接一个地撞击这块罪魁祸首的太空岩石，逐步偏转其末日轨迹。“这取决于我们有多少预警时间，”里夫金说。这种危险事件不太可能在短期内降临到人类身上。但是，也许在遥远的未来，我们的后代会感谢这艘小小的航天器。“如果我们能够偏转 Dimorphos，我们很可能能够偏转任何其他近地小行星，”阿格鲁萨说。