我們能否阻擋小行星撞擊地球？專家解讀美國(guó)航天局的DART任務(wù)

一艘高爾夫球場(chǎng)大小的航天器已經(jīng)瞄準(zhǔn)了一顆小行星，并計(jì)劃通過(guò)撞擊使這顆小行星的路線能夠有所偏轉(zhuǎn)。這一測(cè)試致力于檢驗(yàn)我們的技術(shù)能力是否已經(jīng)做好準(zhǔn)備，以應(yīng)對(duì)未來(lái)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(cè)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(shuō)”小衛(wèi)星”Dimorphos圍繞其旋轉(zhuǎn)，一圈約12小時(shí)。這顆相對(duì)小一半的衛(wèi)星便是DART的目標(biāo)。

我們正面臨著來(lái)自小行星的毀滅性打擊嗎？

我們?cè)诤芏嘈⌒行亲矒舻厍虻臑?zāi)難電影中可以看到這一毀滅性災(zāi)難，類似于幾百萬(wàn)年前小行星撞擊地球造成恐龍滅絕的場(chǎng)景。那么，這一場(chǎng)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(méi)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?yàn)?，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(wàn)年會(huì)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(wàn)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(wàn)年會(huì)出現(xiàn)一個(gè)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(jì)直徑約20米。

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

都靈等級(jí)是用來(lái)區(qū)分近地天體危險(xiǎn)性的一種工具。它用0-10 來(lái)區(qū)分危險(xiǎn)性，0等級(jí)意味著僅有很小的可能造成破壞，幾乎可以忽略不計(jì)，而10等級(jí)意味著物體的體積足以引發(fā)全球?yàn)?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(jí)便是10級(jí)。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(jí)都是8級(jí)。

隨著網(wǎng)絡(luò)新聞的增長(zhǎng)和個(gè)人拍攝新聞事件能力的提升，近地小行星越來(lái)越容易造成公眾恐慌。最近美國(guó)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(jì)最大危險(xiǎn)級(jí)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(guó)航天局同時(shí)也表示，貝努行星很大程度上會(huì)與我們擦肩而過(guò)。

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(wàn)千米。雖然，仍然比月球遠(yuǎn)，但是已經(jīng)是非?？拷厍虻男⌒行橇耍虼?，DART任務(wù)才將目標(biāo)著眼于Dimorphos.

DART任務(wù)探測(cè)器將花費(fèi)10個(gè)月左右的時(shí)間抵達(dá)迪蒂莫斯行星，當(dāng)靠近這顆行星后，探測(cè)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(cè)器能夠更好的找準(zhǔn)目標(biāo)。當(dāng)DART探測(cè)器探測(cè)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(wàn)噸，而DART探測(cè)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(jì)點(diǎn)后，它將會(huì)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(huì)在幾周或幾個(gè)月后由地面望遠(yuǎn)鏡探測(cè)到。盡管這一改變或許并不起眼，但是，事實(shí)上1%是一個(gè)非常客觀的變動(dòng)。如果DART探測(cè)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(huì)被探測(cè)到。

因此，我們能夠在地球上探測(cè)到這1%的變化，同時(shí)，這一對(duì)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(cè)器將會(huì)部署一顆小衛(wèi)星，用以拍攝下所有過(guò)程。

這是美國(guó)航天局首次開展致力于驗(yàn)證行星保護(hù)技術(shù)的任務(wù)。盡管花費(fèi)了3300萬(wàn)美元，但這在所有的太空探測(cè)任務(wù)中實(shí)屬成本較低的任務(wù)。下個(gè)月，美國(guó)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(huì)產(chǎn)生碎片。我們可以用地球上類似的情況來(lái)比較。想象一輛火車在沒(méi)有制動(dòng)的情況下停在軌道上，此時(shí)，另一輛火車從它身邊平行的飛馳而過(guò)。

火車不會(huì)破裂，或者摧毀另一輛火車，但是會(huì)帶動(dòng)兩輛車一起移動(dòng)。靜止的那輛火車也會(huì)獲得一些速度，而另一輛產(chǎn)生沖擊的火車則會(huì)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(huì)產(chǎn)生任何沖擊波或者碎片，也不會(huì)對(duì)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(huì)告訴我們，如果未來(lái)某一顆行星可能會(huì)對(duì)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(cè)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(guò)去，我們?cè)z漏了一些物質(zhì)天體。2021年10約，UA_1號(hào)行星在南極洲地表上方3047千米的地方飛馳而過(guò)。由于其從太陽(yáng)方向靠近地球，導(dǎo)致我們未能探測(cè)到這一行星。盡管這一行星直徑僅有1米，因此不會(huì)對(duì)地球造成危害，但是我們?nèi)詰?yīng)該發(fā)現(xiàn)它的到來(lái)。

建立一個(gè)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(dòng)，同時(shí)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(guó)航天公司Spinlaunch公司設(shè)計(jì)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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