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小行星防御:由科幻走向现实

作者|蒋昕玙

审核|黄    坚

编辑|席宇博

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小行星防御:由科幻走向现实

看似平静的地球实际上正暴露在近地小行星的威胁之中,历史上的大灭绝事件就有可能是小行星撞击地球导致的。天文学家的一大任务就是对潜在威胁小行星进行普查和监测,防止“天灾”在不知不觉中到来。


面对可能的撞击事件,作为智慧生物的人类绝不会坐以待毙。而要避免撞击的发生,对地球和人类伤害最小且可行性较高的方式就是发射航天器,将小行星推离原有的轨道。这一常出现于科幻作品中的构想如今正逐渐走向现实。


小行星撞击和偏转评估(AIDA)任务是美国与欧洲合作开展的首个国际小行星防御任务,它的目的便是验证上述构想。该任务由美国航空航天局的“双小行星重定向测试”(DART)任务和欧洲空间局的“赫拉”(Hera)任务组成。任务的目标天体是小行星65803 Didymos的卫星Dimorphos。

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双小行星重定向测试(图片来源于NASA)

1996年4月11日基特峰国家天文台发现了一颗潜在威胁小行星,临时编号1996 GT。2003年11月23日在阿雷西博射电望远镜确认它有一颗卫星,因此将这颗小行星命名为Didymos,希腊语意为“双胞胎”。其卫星命名为Dimorphos,希腊语意为“双重角色”,这是因为它扮演着双重角色:即是AIDA任务的测试目标,也是未来地球防御的一部分。

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阿雷西博射电望远镜对Didymos系统的观测(图片来源于NASA)

Didymos系统的主星Didymos直径约为780米,但其卫星Dimorphos的直径为160米左右,更接近于一般的潜在威胁小行星的大小,这正是选择撞击Dimorphos的原因。在DART任务开始之前,地面设备一直在密切地关注这个小行星系统的状态。

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Didymos系统模拟图。(图片来源于NASA)

双小行星重定向测试的任务是借助探测器撞击Dimorphos,并使其偏离轨道。该探测器将成为第一个在太空中应用的动能撞击器,重约500kg,预计于今年7月下旬在美国加州范登堡空军基地由猎鹰9号火箭发射升空,并将于2022年九月下旬到达目标小行星。

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DART探测器的两种构型(图片来源于NASA)

DRACO:Didymos侦查和光学导航小行星相机,是基于“新视野号”上携带的高分辨率成像仪制成的

RLSA:径向线槽阵列天线

Battery:电池(2个)

Star Tracker:星跟踪器

NEXT Engine:NASA进化氙气推进器

Thruster:推进器(8个)

Sun Sensor:太阳传感器(5个)

LGA:低增益天线(2个)

ROSA:卷轴式太阳能帆板(2个)

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太阳能板展开后的DART探测器(图片来源于NASA)

NASA计划在小行星系统距离地球1100万公里之内时对它进行拦截(相比之下,地月平均距离为38.4万公里),之后探测器将以约6.6千米每秒的速度撞击Dimorphos。撞击并不会大幅改变Dimorphos的速度,但将使其公转周期改变几分钟,这足以被地面观测设备察觉到。另外,DART任务中溅射出的小行星碎片还有可能触发第一场人造流星雨,我们也许有机会能亲眼目睹这一任务的一部分,虽然流量可能并不大。

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小行星碎片撞击地球艺术图(图片来源于awarenessact .com)

欧空局的“赫拉”任务以希腊神话中的婚姻女神命名,它配备了一台摄像机(由德国航天局开发并曾用于NASA的“黎明”号探测器),并将携带一个激光雷达以及一台高光谱成像仪。这个探测器将在DART 任务完成后前往Dimorphos,对撞击结果进行全面的评估。它将测量小卫星的质量和轨道变化,对撞击区域及周围地区进行详细的勘探,以评估行星防御技术是否已经达到“实战”水平。与此同时,“赫拉”也将测试若干其他技术,如星际自主导航技术等,还会携带两颗微小立方星。“赫拉”计划于2024年发射,并将于2026年到达目标系统。

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Dimorphos和“赫拉”及其小卫星(图片来源于ESA)

掌握了小行星防御的技术,人类就又拥有了一项改变自己命运的能力。


参考资料

(1)李虹琳,美欧将合作开展首次小行星防御任务.中国航天,2019年第4期

(2)Falcon 9•DART小行星探测任务•Double Asteroid Redirection Test,航天爱好者网,http://www.spaceflightfans.cn/event/falcon-9-rocket-launch-double-asteroid-redirection-test-satellite?instance_id=4157

(3)Double Asteroid Redirection Test (DART) Mission,NASA,https://www.nasa.gov/planetarydefense/dart

(4)NASA Awards Launch Services Contract for Asteroid Redirect Test Mission,NASA,https://www.nasa.gov/press-release/nasa-awards-launch-services-contract-for-asteroid-redirect-test-mission

(5)Hera,ESA,http://www.esa.int/Safety_Security/Hera/Hera

(6)欧空局小行星探测任务增设两颗立方星,航天爱好者网,http://www.spaceflightfans.cn/48634.html

(7)NASA DART任务将可能无意中引发一场人造流星雨,航天爱好者网,http://www.spaceflightfans.cn/72637.html

(8)65803 Didymos,wikipedia,https://en.m.wikipedia.org/wiki/65803_Didymos

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END


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