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潮人新知 | 电影《独行月球》中的“人类行星防御”行动真的开始了

潮人新知 | 电影《独行月球》中的“人类行星防御”行动真的开始了
2022年09月30日 20:35 新浪网 作者 羊城晚报金羊网

  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。

  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

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