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    电影《独行月球》中的“人类行星防御”行动真的开始了 !

    文 / 克莉斯汀

    北京时间 2022 年 9 月 27 日早晨 7:14,美国约翰 · 霍普金斯大学应用物理实验室的任务控制中心宣布,由 NASA 发射的 DART 航天器撞击距地 1100 万千米的一颗小行星的任务已顺利完成。

    此次尝试,正是为了防止其他近地小行星撞击地球而作准备。这也是人类首次展开行星防御测试。

    双行星系统,大约拍摄于撞击前的 2 分半钟 图源 /NASA

    被撞小行星并没有威胁地球安全

    近十几年来,人类展开的小行星监测计划,就是为了防止像 6500 万年前那次 " 希克苏鲁伯小行星撞击 " 事件的悲剧发生。据统计,目前已发现超过 2500 万个大小足以威胁到地球的天体,从 1980 年至今的统计数据来看,近地小行星的发现速度还在呈指数型增长。它们移动的速度非常之快,大多数都达到约 72000 公里 / 小时。

    科学家们的确监测到不少小行星一度威胁到地球,不过最终都与地球擦肩而过。但谁也说不准,下一颗近地小行星是否就会突然撞向地球。

    不少电影都在假想这一事件的发生,比如最近大热的《独行月球》中,就描述了一颗小行星撞击地球后差点导致地球人类毁灭的情形。

    正是这种忧虑,促使 NASA 实施了这次小行星防御计划。

    DART 探测器与封装它的火箭整流罩相比,非常迷你 图源 /NASA

    不过此次选定的小行星从原来观测到的运行轨道来看,并没有威胁到地球。它是一个名为 Didymos 的双行星系统中的一颗小行星,名字叫 Dimorphos,直径约 163 米。

    同系统中的另一颗小行星更大,直径约 780 米。目前人们称它们为 " 孪小星 " 和 " 孪大星 "。在 DART 撞击时,Didymos 系统距地球大约 1100 万公里。

    选择它们的原因之一,是这颗孪小星的体积和众多近地天体类似。而从目前已被发现的近地天体来看,像孪大星这样直径大于 0.5 千米的有 120 万个左右;而像孪小星这样直径大于 0.1 千米的,已观测到 2500 万个以上。

    此外,这个双行星系统距离地球的位置也可谓是不远不近。它们位于相当于约 28.6 个地月距离的地方,就算被撞击后轨道改变,对地球一时也并不会构成实际威胁。

    但这个距离又是地球到火星最近距离的五分之一,人类目前的技术可以不用太费力气就能到达。

    而且这个位置还方便地球上的哈勃太空望远镜、韦伯太空望远镜、NASA 的小行星探测器 " 露西 " 以及地面上的大多数天文望远镜进行拍摄、观测。

    DART 航天器注定要 " 牺牲 "

    而 DART 这个撞击小行星的航天器,体积(长宽高)仅为 1.8 米 × 1.9 米 × 2.6 米,耗资约 3.25 亿美元(约合人民币 23.24 亿元)。

    为了自主飞行,DART 搭载了两块大型太阳能电池板,当其完全展开时 " 臂展 " 可达 19 米左右。它是在去年的 11 月 24 日凌晨 1 点 21 分(美东时间),搭载 SpaceX 的 " 猎鹰 9 号 " 火箭在加州范登堡空军基地发射升空的。

    由于 DART 在这次撞击后注定要 " 牺牲 ",所以它还携带了一个 " 小助手 " 以便记录下它撞击的瞬间和之后的照片。

    这个 " 小助手 " 就是立方星 LICIACube。它外观看起来就是一个小盒子。它可以脱离 DART,用自己的推进系统调整轨道飞行。

    在这次撞击前,DART 已在太空旅行了 10 个月。它携带的唯一仪器是光学导航相机 DRACO,不断靠近小行星的同时,它也在不断捕获两个小行星的图像,同时还将支持航天器的自主导航系统 SMART Nav,引导 DART 去进行撞击。

    而立方星 LICIACube 于 9 月 11 日便和 DART 分离,最后又再次靠近撞击现场,进行现场记录。

    目前,所有数据还在接收中,因为 LICIACube 没有携带大型天线,它拍摄的图像将在接下来的几周内一张一张地传回地球。

    LICIACube 的图像将与 DRACO 返回的图像一起,为我们提供碰撞影响的直观视图,帮助研究人员更好地描述动能撞击在偏转小行星时的有效性。

    当然,DART 的撞击目的,只是要改变这颗小行星的运行轨迹。当它以 6.6 公里 / 秒的速度撞向孪小星,孪小星的轨道速度预计将改变 0.1%。

    目前撞击已顺利完成,至于孪小星的轨道速度是否已改变,还有待下一步通过天文望远镜得到的观察数据来证明。

    航天器撞击天体这事,并不是首次

    虽然行星防御计划是第一次展开,但像 DART 这样主动去撞外太空星体的人类航天器,DART 并不是第一个。

    在此之前," 深度撞击号 "(Deep Impact)和 " 隼鸟 2 号 "(Hayabusa 2)都曾撞击过外太空的星体。但它们的目的和 DART 却有不同。

    比如 " 深度撞击号 " 是美国国家航空航天局的彗星探测器,它设计的目的就是用于研究坦普尔 1 号彗星核心的成分。

    该探测器于 2005 年 1 月 12 日成功发射,同年 7 月 3 日释放了一颗 372 公斤级的铜弹,撞击 " 坦普尔 1 号 " 彗星的核。地球上的观测人员在撞击完成的 8 分钟后接收到撞击事件的信息。

    那是人类的第一个主动激起彗星表面物质的探测任务,耗资约 3.3 亿美元。

    而 " 隼鸟 2 号 " 则是日本宇宙航空研究开发机构发射的小行星探测器。它于北京时间 2014 年 12 月 3 日 12 时 22 分由 "H-2A 运载火箭 " 搭载,从种子岛宇宙中心发射升空。于 2018 年年中与小行星 1999 JU3(龙宫)相遇并对其进行探测。

    2019 年 4 月," 隼鸟 2 号 " 向 " 龙宫 " 表面发射了一枚金属弹,造成了一个大约 10 米宽的撞击坑,探测器随后收集了被金属弹激起的物质,并携带样本物质于 2020 年年末返回地球。

    2022 年 6 月 6 日,据日本媒体报道," 隼鸟 2 号 " 从小行星 " 龙宫 " 带回地球的沙子样本中,发现了 " 生命之源 " ——氨基酸。这是首次在地球以外确认氨基酸的存在,对理解这些至关重要的有机分子如何到达地球具有重要意义。

    今年 9 月 23 日,日本宇宙航空研究开发机构又宣布," 隼鸟 2 号 " 带回地球的小行星 " 龙宫 " 岩石样本中还含有液态水。

    而此次任务中的 DART 航天器则是完成了全球首次行星防御技术的自主撞击演示。它将会为科学家们提供制定行星防御计划的关键数据。

    小行星 Dimorphos 的一张完整图像,拍摄位置距离小行星约 12 千米 图源 /NASA

    此次项目的完成不仅对 NASA 来说是一个振奋的时刻,对航天史和人类历史亦是如此。这次演习对地球的未来极其重要。

    研究人员认为:" 行星防御是一项需全球共同努力的项目,它影响着地球上的每一个人。"

    大约四年后,欧洲航天局(ESA)的 " 赫拉 " 任务还将对这两颗小行星进行详细的调查,特别是 DART 撞击后留下的陨石坑情况,此外,他们还要对 Dimorphos 的质量进行精确测定。 ( 更多新闻资讯,请关注羊城派 pai.ycwb.com )

    原文刊载于《羊城晚报》2022 年 09 月 30 日 A14 版

    来源 | 羊城晚报 · 羊城派

    责编 | 易芝娜

    校对 | 谢志忠

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