我們能否阻擋小行星撞擊地球？專家解讀美國航天局的DART任務(wù)

一艘高爾夫球場大小的航天器已經(jīng)瞄準(zhǔn)了一顆小行星，并計劃通過撞擊使這顆小行星的路線能夠有所偏轉(zhuǎn)。這一測試致力于檢驗我們的技術(shù)能力是否已經(jīng)做好準(zhǔn)備，以應(yīng)對未來可能出現(xiàn)的小行星撞擊的威脅。

11月23日，雙體小行星重定向測試任務(wù)搭載著SpaceX火箭在加利福尼亞州發(fā)射升空，它將于明年9月抵達(dá)目標(biāo)行星系統(tǒng)。

航天器將飛行至埃莫行星群的迪蒂莫斯行星。迪蒂莫斯行星有一顆小月亮或者說”小衛(wèi)星”Dimorphos圍繞其旋轉(zhuǎn)，一圈約12小時。這顆相對小一半的衛(wèi)星便是DART的目標(biāo)。

我們正面臨著來自小行星的毀滅性打擊嗎？

我們在很多小行星撞擊地球的災(zāi)難電影中可以看到這一毀滅性災(zāi)難，類似于幾百萬年前小行星撞擊地球造成恐龍滅絕的場景。那么，這一場景現(xiàn)在可能發(fā)生嗎？

事實(shí)上，地球經(jīng)常遭受直徑1-20米的小行星撞擊。但是幾乎所有此類大小的行星都在大氣層摩擦中燃盡了，因此，幾乎沒有傷害性。

行星大小與能夠產(chǎn)生破壞力的行星撞擊的頻率成反比，行星越小，頻率越小，反之同理。這意味著，相比于大型行星撞擊，我們更容易受到小行星的撞擊，而這僅僅是因為，太空中更多的是小型物體。

圖：白天小行星的影響（黃色）以及夜晚小行星的影響（藍(lán)色）。每一點(diǎn)的大小根據(jù)光學(xué)輻射能量影響同比例形成。

一般平均每50萬年會有一顆直徑1千米的小行星撞擊地球。最近的一次撞擊是2萬年前的一顆小行星撞擊地球形成了特魯姆撞擊坑。每隔200萬年會出現(xiàn)一個直徑5千米的小行星撞擊地球。

2013年，曾影響俄羅斯6座城市并破壞了部分建筑，導(dǎo)致1500名民眾受傷的車?yán)镅刨e斯克流星體估計直徑約20米。

基于對未來大行星撞擊地球的擔(dān)心與恐懼，美國航天局提出了DART任務(wù)。

都靈等級是用來區(qū)分近地天體危險性的一種工具。它用0-10 來區(qū)分危險性，0等級意味著僅有很小的可能造成破壞，幾乎可以忽略不計，而10等級意味著物體的體積足以引發(fā)全球災(zāi)難，具有毀滅性打擊。

導(dǎo)致非鳥類恐龍滅絕的齊克蘇布撞擊的等級便是10級。創(chuàng)造了巴林格隕石坑的撞擊以及1908年的通古斯卡事件的撞擊的都靈等級都是8級。

隨著網(wǎng)絡(luò)新聞的增長和個人拍攝新聞事件能力的提升，近地小行星越來越容易造成公眾恐慌。最近美國航天局持續(xù)關(guān)注貝努小行星，這顆行星當(dāng)前被認(rèn)為是累計最大危險級的行星。（你也可以持續(xù)關(guān)注）

貝努行星直徑500米，沖擊地球后能夠產(chǎn)生直徑5千米的隕石坑。但是，美國航天局同時也表示，貝努行星很大程度上會與我們擦肩而過。

為沖擊做好準(zhǔn)備

在迪蒂莫斯和Dimorphos繞恒星旋轉(zhuǎn)的軌道上，其某一點(diǎn)距離地球約590萬千米。雖然，仍然比月球遠(yuǎn)，但是已經(jīng)是非?？拷厍虻男⌒行橇?，因此，DART任務(wù)才將目標(biāo)著眼于Dimorphos.

DART任務(wù)探測器將花費(fèi)10個月左右的時間抵達(dá)迪蒂莫斯行星，當(dāng)靠近這顆行星后，探測器將稍微改變方向并以約每秒6.6千米的速度沖向Dimorphos。

圖片展示了DART繞恒星的軌跡。粉色=DART| 綠色=迪蒂莫斯|藍(lán)色=地球 | 綠松石=2001 CB21 |金色=3361 俄耳普斯

稍大些的迪蒂莫斯直徑有780米，因此，DART探測器能夠更好的找準(zhǔn)目標(biāo)。當(dāng)DART探測器探測到更小一些的直徑約160米的Dimorphos星后，它可以在最后一刻調(diào)整方向，并沖向Dimorphos.

Dimorphos的質(zhì)量達(dá)到480萬噸，而DART探測器的沖擊重量將有550千克。當(dāng)其以每秒6.6千米的速度沖向Dimorphos行星預(yù)計點(diǎn)后，它將會轉(zhuǎn)變成巨大的沖擊力，從而改變這一類月球衛(wèi)星環(huán)迪蒂莫斯運(yùn)行的軌跡。

這一約1%的改變將會在幾周或幾個月后由地面望遠(yuǎn)鏡探測到。盡管這一改變或許并不起眼，但是，事實(shí)上1%是一個非常客觀的變動。如果DART探測器是沖向一顆單獨(dú)的小行星，其繞恒星旋轉(zhuǎn)的軌道周期將僅改變0.0000006%，并且需要在很多年后才會被探測到。

因此，我們能夠在地球上探測到這1%的變化，同時，這一對雙胞胎也將繼續(xù)圍繞其恒星旋轉(zhuǎn)。在撞擊前10天，DART探測器將會部署一顆小衛(wèi)星，用以拍攝下所有過程。

這是美國航天局首次開展致力于驗證行星保護(hù)技術(shù)的任務(wù)。盡管花費(fèi)了3300萬美元，但這在所有的太空探測任務(wù)中實(shí)屬成本較低的任務(wù)。下個月，美國航天局將發(fā)射詹姆斯.韋伯望遠(yuǎn)鏡，這一任務(wù)耗費(fèi)了近100億美元。

DART的撞擊任務(wù)將產(chǎn)生很少甚至不會產(chǎn)生碎片。我們可以用地球上類似的情況來比較。想象一輛火車在沒有制動的情況下停在軌道上，此時，另一輛火車從它身邊平行的飛馳而過。

火車不會破裂，或者摧毀另一輛火車，但是會帶動兩輛車一起移動。靜止的那輛火車也會獲得一些速度，而另一輛產(chǎn)生沖擊的火車則會損失一些速度。兩輛火車結(jié)合后形成了新的系統(tǒng)，具有了跟之前不同的速度。

因此，DART任務(wù)不會產(chǎn)生任何沖擊波或者碎片，也不會對地球產(chǎn)生任何影響。

這一努力是否值得？

此次任務(wù)的結(jié)果將會告訴我們，如果未來某一顆行星可能會對地球造成災(zāi)難性結(jié)果，那么撞擊這一行星需要多大的質(zhì)量和速度。我們已經(jīng)探測了大部分的靠近地球的行星，因此，我們能夠據(jù)此提前做好預(yù)警。

過去，我們曾遺漏了一些物質(zhì)天體。2021年10約，UA_1號行星在南極洲地表上方3047千米的地方飛馳而過。由于其從太陽方向靠近地球，導(dǎo)致我們未能探測到這一行星。盡管這一行星直徑僅有1米，因此不會對地球造成危害，但是我們?nèi)詰?yīng)該發(fā)現(xiàn)它的到來。

建立一個防御潛在行星撞擊的系統(tǒng)非常困難。我們必須快速反映并采取行動，同時精準(zhǔn)瞄準(zhǔn)目標(biāo)。

這一系統(tǒng)的備選之一，或許是由美國航天公司Spinlaunch公司設(shè)計的高速衛(wèi)星發(fā)射技術(shù)系統(tǒng)，這一設(shè)備還可用于向靠近地球的小行星發(fā)射大量物質(zhì)。

BY: Gail Iles

FY: 秋

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