當 NASA 的雙小行星重定向測試 (DART) 撞擊微型小行星 Dimorphos 時,這將是我們首次嘗試展示我們有能力偏轉危險的來襲小行星。
幾十年來,世界各地的科學家一直在掃描天空,搜尋地球附近的潛在危險小行星。隨著天文學家發現越來越多的近地小行星,現在的注意力轉向了我們應該如何保護地球,以防發現一顆處於碰撞軌道的小行星。一種技術是蠻力,為了測試它,DART 將於美國東部夏令時下午 7:14(格林威治標準時間 2314)在 9 月 26 日撞擊 560 英尺寬(170 米)的 Dimorphos。
Dimorphos 是一個雙星系統的一部分,該系統還包括另一顆小行星,即 2,600 英尺寬(780 米)的 Didymos,這使其成為衡量我們偏轉能力的理想目標。DART 所謂的“動能撞擊”將改變 Dimorphos 繞 Didymos 的軌道,並且由於這兩顆岩石在引力上是束縛的,因此撞擊不可能意外地將 Dimorphos 發射到太空中。
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這項實驗標誌著 NASA 的步伐發生了變化,迄今為止,NASA 一直將航天器專注於科學。然而,根據 NASA 行星防禦協調辦公室主任林德利·約翰遜的說法,DART 任務並不意味著在考慮危險物體方面的政策發生了變化,而是迄今為止所做工作的延續。
“我們從一開始的任務不僅是尋找小行星,而且還要研究可用於使小行星偏離撞擊軌道的技術和方法,如果我們發現一顆小行星的話,”他告訴 Space.com。“DART 只是我們視為正在進行的計劃中的第一次測試。”
DART 的根源可以追溯到 20 年前,當時歐洲航天局的科學家考慮了一項名為“堂吉訶德”(以西班牙著名小說中同名的騎士命名)的動能撞擊器任務。儘管該特定任務從未實現,但在 2011 年,NASA 和 ESA 的代表討論了一項潛在的聯合偏轉任務,稱為 AIM(小行星撞擊任務)。這演變成了兩個獨立但相關的任務:DART 和歐洲航天局的 Hera 任務,該任務將跟進 DART,於 2026 年訪問 Didymos 和 Dimorphos,以檢視撞擊的後果並對雙小行星系統進行科學研究。
如果 DART 被證明是成功的,行星科學家認為這僅僅是我們努力的開始,以學習如何保護地球免受危險小行星的侵害。
“我們當然希望在未來進行測試,無論是針對不同型別的小行星,還是測試另一種技術,例如引力拖拉機,”約翰遜說。引力拖拉機涉及將大型航天器停放在小行星旁邊。航天器雖然與小行星相比很小,但將具有足夠的引力將小行星拉向它。拖拉機發射離子發動機,理論上能夠將小行星拉離與地球的碰撞軌道。
或者,離子發動機的推力也可以將一顆小型小行星推離地球。或者放置在小行星表面的太陽反射器可以使用陽光將太空岩石推開。
“有很多想法,”約翰遜說。
然而,雖然這些偏轉方法應該適用於較小的 Dimorphos 規模的小行星,但移動較大的小行星將需要更大的力量。法國國家科學研究中心 (CNRS) 的科學家、Hera 任務的首席研究員帕特里克·米歇爾表示,能夠偏轉一顆 0.6 英里寬(1 公里)的小行星將“是夢想”。
但他懷疑我們是否可以使用動能撞擊器偏轉如此大的小行星。“我不認為這會奏效,因為它太大了,”他告訴 Space.com。
那麼,什麼可能對付更大的小行星呢?“我們有一個尺寸閾值,我們必須提到‘壞詞’:核武器,”米歇爾說。“移動一顆公里級大小的小行星需要如此多的能量,以至於只有核裝置才能提供。好訊息是我們幾乎知道所有 1 公里大小的物體,並且至少在未來一個世紀內,沒有一個對我們構成威脅。”
理論上,這給了我們時間,儘管考慮到仍有大量太空岩石需要尋找,因此仍有可能發現一顆處於碰撞軌道的小行星。
天文學家預測,大約有 25,000 個相當大的物體穿越地球軌道。在直徑大於 0.6 英里(1 公里)的物體中,如果撞擊地球,可能會威脅到文明,其中約 97% 已被發現。對於較小的物體,直徑為 460 英尺(140 米)或更大,如果與地球碰撞,可能會造成重大的區域性破壞,據估計,到目前為止已發現 42%。至少在未來一個世紀左右,尚未發現有任何一顆處於與地球碰撞的軌道上。
科學家們仍在尋找,許多地面和太空觀測站都在做出貢獻。夏威夷的 Pan-STARRS 望遠鏡和亞利桑那州的卡特琳娜巡天系統都由 NASA 資助,用於搜尋近地小行星,智利的 薇拉·C·魯賓天文臺 也將在本十年晚些時候開始科學執行時發揮作用。在太空中,NASA 的 NEOWISE 任務——舊的廣域紅外巡天探測器航天器被賦予了新的用途,已率先發現了數千顆小行星。
據NASA 稱,這些搜尋現在平均每年發現約 500 個相當大的近地天體 (NEO)。但在 25,000 顆疑似大於 460 英尺的近地小行星中,到目前為止僅已識別出 10,000 顆,這意味著以目前的發現速度,還需要 30 年才能全部找到它們。
為了加快速度,NASA 計劃最早在 2026 年發射 NEO Surveyor 任務。作為紅外太空望遠鏡,NEO Surveyor 將搜尋並表徵所有大於 460 英尺且冒險進入地球 3000 萬英里(5000 萬公里)範圍內的危險小行星和彗星。
“NEO Surveyor 旨在在 10 年內找到剩餘的小行星,”約翰遜說。
雖然 DART 是第一個嘗試偏轉小行星的任務,但世界各地的航天機構多年來一直在訪問小行星。NASA 的 NEARShoemaker 任務於 2001 年訪問並登陸了近地小行星愛神星,JAXA 的隼鳥號和隼鳥2號 樣本返回 任務訪問了近地小行星 絲川 和 龍宮。NASA 的 OSIRIS-REx 任務目前正在從貝努小行星帶回樣本,當然 Hera 也將在 2024 年發射後加入行列。這些任務正在表徵不同型別的近地小行星,並確定它們的成分和內部結構,所有這些都有助於瞭解偏轉任務的效果。
然而,目前,所有人的目光都集中在 DART 及其於 9 月 26 日與 Didymos 和 Dimorphos 的交會上。如果任務按計劃進行——這仍然是一個很大的“如果”——那麼它將使我們確信人類有一種可行的方法來保護地球。
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