美航天器即將撞擊“無辜”小行星 人類首次實地測試行星防御

來源:中國科學報

圖片來源：NASA

9月26日，在距離地球1100萬公里的地方，一架自動售貨機大小的航天器將以每秒6公里的速度撞擊一顆直徑160米的“無辜”小行星Dimorphos。這一即將到來的“暴力”行動，是人類有史以來首次對行星防御任務進行實地測試，即美國宇航局（NASA）雙小行星重定向測試（DART）。

DART任務團隊最近首次觀測到雙小行星系統Didymos，而目標小行星Dimorphos就是其中的一顆小衛星。NASA希望這次碰撞推動Dimorphos進入距離Didymos更近的軌道，從而將其近12小時的運行周期縮短幾分鐘。未來，類似的撞擊可以使有威脅性的小行星轉向。但新的模擬和實驗室實驗表明，這項任務成功與否取決于這些小行星到底是一顆堅固的巖石還是松散的碎石堆。

答案將從撞擊產生的隕石坑和噴射物中揭曉，這可能決定了撞擊小行星的難度。與之前引發大規模滅絕事件的較大小行星相比，雙小行星撞擊地球的可能性要高出數千倍，而且它們有能力摧毀一個國家，這使得這些較小的天體成為行星防御工作的重中之重。但對于地面望遠鏡來說，它們只不過是一個小小的光點，難以探測，更不用說研究了。

當一個天體擋住另一個天體時，它們的光線就會變暗。通過監測來自Dimorphos和Didymos光的微小波動，NASA的科學家可以了解其轉速等信息。這將使科學家設計出一個自主導航系統，在新的太陽能離子推進器的幫助下引導“飛鏢”接近“獵物”。

但接下來會發生什么，誰也說不準。“假設它是一塊堅固的巖石，我們有一個堅固的航天器，本質上就是在太空中玩一場大型臺球游戲……基本上可以把它作為一個簡單的物理方程來求解。”DART任務觀測小組的負責人、北亞利桑那大學的行星科學家Cristina Thomas說，當目標是由數以千計的巖石組成時，預測撞擊它的后果要比預測一個實心巨石困難得多。

瑞士伯爾尼大學的行星科學家Sabina Raducan說，如果DART擊中了一個脆弱的碎石堆目標，隕石坑將在幾個小時內形成，這一過程可能需要幾個月甚至幾年時間進行建模。

近日，DART部署了一個面包機大小的立方體衛星，它將用兩個光學攝像機記錄碰撞過程及其結果。與此同時，詹姆斯·韋布和哈勃空間望遠鏡以及4個地面天文臺將輪流進行監測。Thomas表示，如果Dimorphos是一個脆弱的碎石堆，望遠鏡應該能夠在撞擊后數小時內捕捉到它的圖像。

在真正有小行星威脅地球的情況下，解決方法是用足夠的力度撞擊小行星體，使其轉向，但同時又不能太過猛烈，導致其向地球發射小巖石碎片。DART任務將為科學家完善行星防御計劃提供更多數據。