簡(jiǎn)介：

DART，全稱?Double Asteroid Redirection Test，雙小行星偏軌測(cè)試，設(shè)計(jì)將一顆小型飛行器撞擊一對(duì)小行星雙星系統(tǒng)中較小的那一顆，靠動(dòng)能改變其軌道，以此驗(yàn)證未來(lái)可能的小行星防御手段。

目標(biāo)系統(tǒng)名為Didymos，其中較大的一顆小行星直徑780米，較小的一顆直徑約160米。兩者相距約1km，相互繞行周期約為11.9小時(shí)。

發(fā)射目前預(yù)計(jì)在北京時(shí)間11月24日下午2點(diǎn)21分，在美國(guó)加州范登堡空軍基地，由獵鷹9號(hào)火箭B1063.3發(fā)射進(jìn)入深空轉(zhuǎn)移軌道。預(yù)計(jì)將于2022年9月抵達(dá)目標(biāo)系統(tǒng)。

這是受關(guān)注度比較高的一次任務(wù)，因?yàn)樾⌒行亲驳厍蛞约皩?duì)應(yīng)的防御措施，這話題本身就特別容易給科幻迷或者各類吃瓜群眾注入雞血。

坦白說(shuō)，個(gè)人之前興趣并不是很大。主要覺(jué)得因?yàn)榛揪褪莻€(gè)通過(guò)碰撞給與動(dòng)量改變軌道的實(shí)驗(yàn)，物理比較簡(jiǎn)單，大體不會(huì)和模擬出入太多，似乎實(shí)際做這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)的必要性，或者說(shuō)含金量不是很高。不過(guò)多了解了下，這個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目還是下了不少心思的。

附加值：（數(shù)個(gè)新型設(shè)備的深空驗(yàn)證）

1. 太陽(yáng)能板。DART使用的太陽(yáng)能板是兩個(gè)8.6 x 2.3 m的卷軸展開(kāi)型太陽(yáng)能板。其實(shí)這和今年在國(guó)際空間站上安裝新型太陽(yáng)能板基本同款，不過(guò)還沒(méi)有在深空環(huán)境中驗(yàn)證過(guò)。此外，太陽(yáng)能板上局部還有些小創(chuàng)意，即有些小型的可調(diào)節(jié)的反射鏡面，來(lái)幫助收集更多的太陽(yáng)能，同時(shí)盡可能減小太陽(yáng)能板整體的重量。

2. 新型的天線設(shè)計(jì)?Radial Line Slot Array (RLSA) antenna，也是地面上實(shí)驗(yàn)過(guò)，但尚未經(jīng)過(guò)深空驗(yàn)證。

3. 下一代的電推，名字貌似就直接叫成了NEXT-C ion engine。但有趣的是這不是主引擎，飛行過(guò)程中確實(shí)計(jì)劃數(shù)次點(diǎn)火，但主要作為實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，其實(shí)完全沒(méi)起作用也不影響任務(wù)。（其實(shí)在SpaceX中標(biāo)之前，該引擎承擔(dān)著把飛行器緩慢地從最初的高橢率軌道慢慢減速逃離地球引力的重任。因?yàn)橐馔獾孬@得了包車的待遇，該引擎的點(diǎn)火過(guò)程變得可有可無(wú)）

小乘客，大包廂

這其實(shí)也是個(gè)有意思的小故事。DART雖然貌似噱頭不小，不過(guò)其實(shí)本質(zhì)上還是個(gè)小預(yù)算任務(wù)。其原本的計(jì)劃是把飛行器做小，搭個(gè)同步軌道發(fā)射的順風(fēng)車，作為次級(jí)載荷發(fā)射，以節(jié)約成本。不料2019年SpaceX不但以6千9百萬(wàn)美元的低價(jià)中標(biāo)，并表示給與專車包送。所以有了大整流罩里小飛行器的這副景觀。

為啥選雙星系統(tǒng)作為撞擊目標(biāo)？

直徑百米級(jí)的小行星說(shuō)大不大，但相比可以發(fā)射的飛行器要大的太多了。也許未來(lái)正式的小行星防御可以發(fā)射大一點(diǎn)的飛行器，作為演示任務(wù)，DART飛行器發(fā)射總質(zhì)量只有670kg，撞擊質(zhì)量約為610kg。舉例來(lái)說(shuō)而目標(biāo)小行星（較小的，直徑160米的那顆）質(zhì)量估算約為5百萬(wàn)噸。即使盡力地把撞擊速度扯到了預(yù)計(jì)6.6km/s, 撞擊最后產(chǎn)生的速度變化大約也不到1%，所以如何觀測(cè)到撞擊后的效果是重要的課題。

要好的觀察效果，一來(lái)當(dāng)然是選盡量小的目標(biāo)，這也是為什么選雙星中較小的一顆。二來(lái)要選原本速度比較小的目標(biāo)。當(dāng)然，整合在一起來(lái)說(shuō)，其實(shí)是要選原本動(dòng)量比較小的目標(biāo)，因?yàn)樵谝欢ǖ娘w行器能夠給與的動(dòng)量改變下，原本動(dòng)量比較小的目標(biāo)，會(huì)有比較大的速度改變比例。雙星因?yàn)橄到y(tǒng)比較小，相互繞行是相對(duì)比較慢的。另外雖然小一點(diǎn)的雙子之一速度更大，但考慮上質(zhì)量，繞行動(dòng)量還是相對(duì)更小，所以還是選小的那顆。

另一方面大家要理解如何進(jìn)行觀察。作為天文專業(yè)的我可以負(fù)責(zé)任的告訴大家，觀測(cè)角度而已，觀察距離啊長(zhǎng)度之類雖然有各種方法，但總體來(lái)說(shuō)就是很麻煩的。而時(shí)間的觀察記錄，則要簡(jiǎn)單準(zhǔn)確許多。所以觀測(cè)軌道的“形狀”變化，遠(yuǎn)不如觀測(cè)軌道“周期”來(lái)得容易。這里就凸顯了雙星系統(tǒng)的好處，因?yàn)槠湎嗷ダ@行的周期較短（11.9小時(shí)），撞擊后數(shù)十個(gè)小時(shí)就能得到很不錯(cuò)的觀測(cè)結(jié)果（預(yù)計(jì)縮短周期約8到10分鐘）。而如果是觀測(cè)繞行太陽(yáng)的周期變化（該系統(tǒng)公轉(zhuǎn)周期約2.2年），少說(shuō)也得個(gè)把年頭才能有可靠結(jié)果。希望這樣解釋大家能明白這其中的考量。

隨行觀測(cè)員和后續(xù)觀測(cè)任務(wù)

為了獲取碰撞時(shí)的畫(huà)面，DART飛行器攜帶有兩個(gè)小型立方星作為次級(jí)載荷。統(tǒng)稱LICIACube，分別叫做?LUKE 和 LEIA （星戰(zhàn)梗？），共重14kg，由意大利航天局開(kāi)發(fā)。計(jì)劃在碰撞前約10天左右放出，略微趕在DART之前，即約碰撞三天前開(kāi)始小行星的拍攝工作并見(jiàn)證碰撞過(guò)程。數(shù)據(jù)將直傳地球，雖然飛略小行星進(jìn)入深空流浪。

后續(xù)還有一個(gè)進(jìn)行中的項(xiàng)目Hera，由歐航局主導(dǎo)。預(yù)計(jì)2024年發(fā)射，2027年抵達(dá)該對(duì)小行星，并詳細(xì)觀察碰撞后的遺跡。

任務(wù)流程補(bǔ)充：

一級(jí)B1063.3 此前執(zhí)行過(guò)?Sentinel-6 Michael Freilich 和一次星鏈任務(wù)，此次第三次飛行，由OCISLY號(hào)進(jìn)行回收。整流罩全新，由NRC?Quest號(hào)進(jìn)行海撈回收。

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