地球防御計劃啟動:美飛行器將撞擊小行星,試圖改變其飛行方向

天空之城 2022/09/22 檢舉 我要評論

2022年9月27日或將成為歷史性的一天。在這一天,一枚人類飛行器將主動撞擊一顆近地小行星,以檢驗人類改變自己命運的能力。

藝術家筆下描繪的DART飛行器正在靠近「迪莫波斯」。DART攜帶有一枚離體小衛星,可以監視撞擊過程,觀測撞擊效果。NASA / Johns Hopkins APL / Steve Gribben

這枚飛行器名為DART,全稱為「雙小行星轉向測試(Double Asteroid Redirection Test)」,是人類首個試圖展示自己偏轉小行星能力的空間計劃。

近幾十年來,科學家不斷地掃描天空,在地球附近尋找那些可能有危害的小行星。隨著被發現的近地小行星的數量與日俱增,人們逐漸意識到,應該將部分注意力轉移到如何保護地球免遭這些太空巨石撞擊的方向上來。可行的技術理論上還是有的,其中之一是動用「暴力」,DART此行就是為了驗證這一技術。

7月27日,DART飛行器光學導航系統拍攝的「迪蒂莫斯」和「迪莫波斯」雙小行星系統。NASA

DART將于9月27日早上7時14分主動撞向直徑170米的小行星「迪莫波斯(Dimorphos)」

「迪莫波斯」隸屬于一個雙體系統,它和另外一顆小行星——直徑780米的「迪蒂莫斯」是一對兒。

之所以選擇「迪莫波斯」作為撞擊目標,是因為「迪莫波斯」圍繞「迪蒂莫斯」運行,DART的撞擊只會影響作為衛星的「迪莫波斯」的運行軌道。而這一對小行星作為一個整體,其飛行方向被改變并發生意外的可能性很小。

DART 將以每秒6.6千米(每小時2.4萬千米)的相對速度撞向「迪莫波斯」。如果撞擊成功,「迪莫波斯」的軌道速度將會發生微弱的變化,「迪莫波斯」作為一顆衛星的公轉周期也會發生變化。研究人員表示,地面望遠鏡將會對「迪莫波斯」進行觀測,以檢驗測試成果。而DART自己也攜帶有一枚離體小衛星,可以監視撞擊過程,觀測撞擊效果。

DART用來改變小行星軌道的技術被稱為「動能撞擊(kinetic impact)」。理論上改變小行星軌道的方法有多種。另一種方法被稱為「引力拖拉(gravity tractor)」。這種技術需要發射一枚巨大的飛行器,停泊在小行星附近。雖然飛行器和小行星的體積和質量差異巨大,但也能產生引力,將小行星拉向自己所在的方向。理論上只要點燃飛行器的離子引擎,就能使小行星逐漸偏離軌道。理論上人們還可以在小行星表面安放一張巨大的太陽帆,利用太陽光壓將小行星推離軌道。

不過方法雖多,這些方法都只能對個頭小的小行星有效。體型大的,直徑超過1千米的,就撼不動了。要想改變大型小行星的軌道,目前人們所能想到的可用技術只有一個,也就是核彈。

幸運的是,到目前為止人們還沒有發現任何直徑超過1千米的已知小天體對地球有威脅,至少在未來100年內是這樣。

天文學家預測軌道與地球相交的較大小天體數量大約在2.5萬個左右。在這些小天體中,直徑超過1千米,一旦與地球相撞,足以對整個人類文明構成威脅的小天體,已有97%被發現;直徑超過140米,可以造成局部性破壞的小天體,已有42%被發現。而所有這些已被發現的小天體中,沒有一個會在未來100年內與地球相撞。

目前人類每年平均能夠發現大約500個較大的近地小天體。以此速度,要發現所有2.5萬顆直徑超過140米的小天體,還需要大約30年時間。為了加速這一進程,NASA計劃在2026年之后發射「近地天體巡天探測器(NEO Surveyor)」,以尋找和識別所有直徑大于140米且在地球周邊5000萬千米范圍內活動的高危小行星和彗星。根據規劃,NEO將用10年時間完成這一任務。

DART在飛往目標的過程中,使用木星及其衛星對導航系統進行了測試。拍攝這張照片時,飛行器距離地球約2600萬千米,距離木星約7億千米。NASA

DART是人類首個用來「撞擊」,而非「探測」小行星的空間飛行器。讓我們期待9月27日DART與「迪蒂莫斯」和「迪莫波斯」的相會。因為這次相會的成功與否,從某種程度上,意味著人類是否能夠憑借現有的技術,獲得守衛家園的信心。

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