今天早上,人類完成有史以來第一個(gè)行星防御試驗(yàn)

北京時(shí)間 9 月 27日 7:14 左右,人類主動(dòng)用飛行器撞擊了行星。
當(dāng)年刺秦王的荊軻要是知道以后還會(huì)有飛行器主動(dòng)撞上行星,一定也會(huì)和孤注一擲的飛行器頗有共鳴。同樣預(yù)見到了自己的有來無回,同樣執(zhí)行的是自殺任務(wù),同樣相信自己的任務(wù)是有價(jià)值的。
不同的是,荊軻刺秦是自己的選擇,DART 計(jì)劃在太空發(fā)動(dòng)的主動(dòng)攻擊則是人類的初步試驗(yàn)。為了防止像《獨(dú)行月球》一樣將有行星撞地球場(chǎng)景出現(xiàn)時(shí)人類束手無策,最聰明的大腦們決定先測(cè)試一下「地球保衛(wèi)」預(yù)案。

懷著這樣的心情,NASA 做出了一個(gè)小飛行器,目送著它撞行星,大喊一聲:「進(jìn)擊吧!DART!」
今天,地球飛行器撞向行星
1996 年 4 月 11 日,太空中的行星 Didymos 被亞利桑那州的一位太空觀察研究員捕捉到了。在它附近還有一顆衛(wèi)星 Dimorphos,因?yàn)樾l(wèi)星圍繞著大的行星轉(zhuǎn)動(dòng),因此這顆行星被最初的研究員命名為 Didymos,這在希臘語(yǔ)中的含義是「雙胞胎」。
2022 年 9 月 26 日,這顆被人類發(fā)現(xiàn)了 26 年的行星慘遭「碰瓷」。人類通過多年的路徑監(jiān)測(cè)和詳細(xì)的 DART 計(jì)劃,終于在北京時(shí)間 9 月 26 日撞上了它。

如果科幻電影看多了,那你可能會(huì)對(duì)撞擊的場(chǎng)景很失望。它不像投入上億預(yù)算制造的特效電影,沒有那么多爆炸場(chǎng)景,甚至很可能像是「以卵擊石」。
因?yàn)樾行呛艽?,飛行器很小。

被撞的 Didymos(實(shí)際撞擊的 Dimorphos 直徑約為 163 米)被標(biāo)記為對(duì)人類具有潛在威脅的近地行星。但近也是相對(duì)而言,到了 2123 年的 11 月,Didymos 將距離地球最近,這時(shí)還和我們離了有 590 萬(wàn)公里。
被地球派去太空「碰碰星」的飛行器是一個(gè)由傳感器、天線、離子推進(jìn)器和兩個(gè) 8.5 米長(zhǎng)的太陽(yáng)能電池陣列組成的立方體形探測(cè)器。對(duì)于人類來說它很大、很重,550kg 幾個(gè)人都抬不動(dòng)。但對(duì)于行星而言,它小得可憐。

二者相差如此大,不勢(shì)均力敵的情況很難有沖擊力十足的大場(chǎng)面。
但大家要的從來不是直播效果,而是看到底有沒有用。為此,地球上所有的望遠(yuǎn)鏡都會(huì)盯著 Dimorphos,看看它被堅(jiān)硬的探測(cè)器撞擊之后會(huì)發(fā)生什么。
同時(shí)還有專門的攝影師一同記錄這場(chǎng)「盛大落幕」,微型立方衛(wèi)星 LICIACube 在撞擊前就會(huì)和偵測(cè)器拉開距離,以便拍攝撞擊的全過程。

而偵測(cè)器本身搭載的 DRACO 也會(huì)實(shí)時(shí)記錄撞擊場(chǎng)景,給你全程直播。大部分時(shí)間它傳回的都是黑色畫面,但當(dāng)它沖向 Dimorphos 時(shí),第一視角的刺激感也是無與倫比的。

當(dāng)然,DRACO 工作到了最后一分鐘。只是撞擊發(fā)生后會(huì)發(fā)生什么,依舊得由 LICIACube 來記錄,偵測(cè)器的歷史任務(wù)已經(jīng)完成了。

Dimorphos 的一小坑,比月盾計(jì)劃靠譜
除了得把撞擊的最后畫面記錄下來,偵測(cè)器甚至得自己找路。
畢竟遠(yuǎn)在太空,要撞上的時(shí)候由地球發(fā)指令已經(jīng)來不及了。所以在撞向 Dimorphos 的最后路程里,偵測(cè)器是在自己用智能導(dǎo)航系統(tǒng)完成一切。



44 個(gè)人的團(tuán)隊(duì)會(huì)提前在控制室完成遙測(cè)工作,但從要撞上行星 4 小時(shí)開始,偵測(cè)器就開始了自動(dòng)駕駛。
直到撞擊前一小時(shí),偵測(cè)器就能在太空「看到」它需要撞擊的目標(biāo),一點(diǎn)點(diǎn)修正線路朝他沖去。

而在偵測(cè)器以 21140 公里/小時(shí)的時(shí)速撞上 Dimorphos 時(shí),那顆行星距人類還有約 1100 萬(wàn)公里——一個(gè)對(duì)地球生物基本沒有威脅的距離。
沒有勁爆的爆炸場(chǎng)景,更多還是對(duì)探測(cè)器撞擊能在多大程度上偏移行星的路徑和方向的觀察。

據(jù)研究人員估計(jì),這次撞擊只能改變 Didymos 的一點(diǎn)點(diǎn)速度,讓它完成公轉(zhuǎn)的時(shí)間改變幾分鐘。幾分鐘的時(shí)間雖然不多,但對(duì)于太空中進(jìn)行的地球保衛(wèi)戰(zhàn)中至關(guān)重要,這就可以讓未來可能撞上來的行星繞過地球。
當(dāng)然,要達(dá)到這種結(jié)果,可能還需要更多次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐才行。
NASA 的行星防御官 Lindley Johnson 表示:「DART 正在演示動(dòng)能撞擊技術(shù),這種技術(shù)可以改變小行星在太空中的速度,從而改變其軌道?!?/p>
洗衣機(jī)大小的偵測(cè)器撞向行星也不會(huì)對(duì)行星造成太大的影響,最多在表面砸出一個(gè)小坑。作為類比,這就像是高爾夫球車撞上了運(yùn)動(dòng)場(chǎng),高爾夫球撞上了金字塔。能不能徹底撞毀行星不是最重要的,重要的是改變路徑。
對(duì)比前段時(shí)間中國(guó)上映的電影《獨(dú)行月球》,人類現(xiàn)實(shí)中的第一次地球防御測(cè)試用了不同方法。

《獨(dú)行月球》里的月盾計(jì)劃就很商業(yè)大片,炸是主旋律。通過重型核彈摧毀小行星,再由月球來給地球當(dāng)護(hù)盾。簡(jiǎn)單粗暴的同時(shí),成功保衛(wèi)地球的可能性也更低了一些。
中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心研究員李明濤就從更科學(xué)的角度分析了月盾計(jì)劃的瑕疵:「靠月球擋碎片,必然擋一漏萬(wàn)?!顾噪娪爸心兄魅斯臓奚蛟S不是戲劇效果,而是計(jì)劃的必然,選擇了月盾計(jì)劃必然會(huì)有「小碎片」遺漏,而小碎片的殺傷力總是超乎想象。

只要一個(gè)直徑超過 10 千米的行星撞擊地球,其后果就是人類無法想象的。
要想在太空中保護(hù)人類,DART 所代表的動(dòng)能撞擊就是最成功的技術(shù)手段了。

行星防御工具箱還有什么?我們真的能用到嗎?
用個(gè)小偵測(cè)器去撞行星,完全屬于人類的未雨綢繆行為,而且是提前了至少一個(gè)世紀(jì)的未雨綢繆。
有恐龍滅絕的先例在前,全世界的航天局一直盯著太空,定位那些可能對(duì)人類文明可能構(gòu)成威脅的小行星的存在。但這么多年監(jiān)測(cè)下來,只有少部分的太空巖石具有威脅性,人類直到下個(gè)世紀(jì)都沒什么需要擔(dān)心的。
但人不是恐龍,他們總是要提前做準(zhǔn)備,哪怕這個(gè)準(zhǔn)備以世紀(jì)為單位。

所有人做這些防御測(cè)試的工作都相信,只要你等待的時(shí)間夠久,總會(huì)有一顆行星撞向地球的。所以當(dāng)行星撞擊不是一個(gè)迫在眉睫的問題時(shí),適合提早找到一種低成本的解決方案,即便你很大程度上是在為后來人做準(zhǔn)備。
但一切也不只是為了保護(hù)地球,在人們對(duì)太空認(rèn)知不完全的時(shí)候,行星撞擊的測(cè)試是非??少F的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),也能幫我們更好地了解太空。
例如 2023 年的 OSIRIS-REx 就會(huì)帶回 Bennu 行星的一部分,這是美國(guó)第一個(gè)帶回行星樣本的航天器。它所帶回的小行星碎片可以幫助科學(xué)家了解太陽(yáng)系早期是怎樣的,行星又是怎樣形成的,它也是未來行星開采的重要嘗試。

更重要的是它對(duì)地球防御計(jì)劃也很有幫助,Bennu 行星的一部分有助于研究亞科夫斯基效應(yīng)——當(dāng)小行星吸收陽(yáng)光和釋放熱量時(shí)對(duì)小行星產(chǎn)生的微小的推動(dòng)力。即便這種推力很小,但只要你更好的了解掌握它,未來你也可以利用這些效應(yīng)「推動(dòng)」行星。
DART 是第一個(gè)地球主動(dòng)撞擊行星的飛行器,但不會(huì)是最后一個(gè)。2024 年歐洲空間局就會(huì)發(fā)射一個(gè)飛行器,該飛行器預(yù)計(jì)將于 2027 年抵達(dá) Didymos。這是為了完成「撞擊事故報(bào)告」,親至現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查 DART 撞擊影響,確認(rèn) DART 撞擊所形成的隕石坑特征。

中國(guó)也打算去撞一撞。國(guó)家航天局副局長(zhǎng)吳艷華在接受央視專訪時(shí)就曾表示,我國(guó)正在著手組建近地小行星防御系統(tǒng),或許會(huì)在 2025 年或 2026 年進(jìn)行一次小行星撞擊防御試驗(yàn)。
在科學(xué)家為行星撞擊的防御工具箱里,也不僅有動(dòng)能撞擊?!丢?dú)行月球》里的核爆也是備選方案之一,引力拖車、激光燒蝕、質(zhì)量驅(qū)動(dòng)、離子束偏移都是科學(xué)家為「即將」的危機(jī)準(zhǔn)備的解決方案。

對(duì)比太空中巨大的行星和無垠的空間,地球發(fā)射的飛行器撞擊影響甚小,想用小小的飛行器改變行星的軌跡如同蚍蜉撼樹。但憑借著精確的計(jì)算和提前幾個(gè)世紀(jì)的嘗試,地球上的居民不會(huì)像當(dāng)年的恐龍一樣手足無措。
探測(cè)器撞擊行星,科學(xué)與歲月結(jié)盟,人類不再束手無策。
這不是宇宙的浪漫,但卻是人類的智慧。