NASA为什么要把飞船撞到小行星上?

周一，美国宇航局的一艘宇宙飞船将故意撞击一颗名为Dimorphos的小行星。

双小行星重定向测试任务(DART)旨在观察这种动能撞击是否有助于改变对地球构成威胁的小行星的方向。

 
这幅插图显示DART宇宙飞船正朝着小行星Dimorphos前进。

“我们正在移动一颗小行星，”美国宇航局DART任务的项目科学家汤姆·斯塔特勒说。“我们正在改变太空中一个自然天体的运动。人类从来没有这样做过。”
关于这次任务你需要知道的是：

DART到底是什么?

DART宇宙飞船的大小和一辆校车差不多。自2021年11月发射以来，它一直在前往小行星目标。飞船将于9月26日抵达小行星系统。预计撞击时间为美国东部时间晚上7点14分。

它要去哪里?

该航天器正朝着一个双小行星系统前进，在这个系统中，一颗名为Dimorphos的小型“月球”小行星围绕着一颗更大的小行星Didymos运行。
Didymos。在希腊语中是“双胞胎”的意思，直径约2560英尺(780米)。与此同时，Dimorphos的直径为525英尺(160米)，它的名字意为“两种形态”。

撞击发生时，Didymos和Dimorphos将相对接近地球——在680万英里(1100万公里)以内。
无论是Dimorphos还是Didymos都没有与地球相撞的风险——在碰撞发生之前还是之后。

 

DART会做什么?

DART将带着荣耀陨落。它将瞄准Dimorphos，加速到每小时13421英里(每小时21600公里)，并几乎正面撞向小行星。
该航天器比Dimorphos小大约100倍，所以它不会毁灭这颗小行星。

相反，DART将尝试改变小行星在太空中的速度和路径。任务小组将这次碰撞比作一辆高尔夫球车撞上了其中一个大金字塔——能量足以留下一个撞击坑。
撞击将改变Dimorphos的速度1%，当它围绕Didymos运行。这听起来似乎不多，但这样做会改变月球的轨道周期。

这种“轻推”将使Dimorphos发生轻微的移动，使其在引力上与Didymos更紧密地结合在一起——因此碰撞不会改变双星系统绕地球运行的路径，也不会增加它对地球构成威胁的几率。

 

我们会看到什么?

该航天器将通过Didymos光学导航侦察和小行星相机(简称DRACO)来分享它对双小行星系统的观测。
这个成像仪作为DART的眼睛，将允许航天器识别双小行星系统，并区分它应该撞击哪个空间物体。

该仪器也是一个高分辨率相机，旨在捕捉两颗小行星的图像，然后以每秒一幅图像的速度传回地球，看起来就像视频一样。你可以从美国东部时间周一下午6点开始在NASA的网站上观看直播。
Didymos和Dimorphos将在撞击前一小时左右以光点的形式出现，在画面中逐渐变大，变得更加详细。

Dimorphos以前从未被观察到过，所以科学家们终于可以了解它的形状和表面的外观。
在DART撞上它之前我们应该能看清Dimorphos的细节。考虑到图像流回地球需要的时间，在信号丢失和DART任务结束之前，它们将在8秒内可见——如果它成功的话。

飞船上还有自己的摄影记者。
意大利航天局的一颗公文包大小的卫星与DART一同进入了太空。这颗名为“轻型意大利小行星成像立方体卫星”(LICIACube)的卫星于9月11日与航天器分离。这颗卫星在DART的后面运行，从安全的角度记录发生的情况。

撞击三分钟后，licicacube将飞过Dimorphos，捕捉撞击羽流的图像和视频，甚至可能监视撞击坑。立方体卫星在飞过时将会转向，使它的摄像头对准双形福斯。
这些图像和视频虽然不能立即获得，但将在碰撞后的几天或几周内传回地球。

我们怎么知道任务是否成功?

LICIACube不会是唯一的观察者。詹姆斯·韦伯太空望远镜、哈勃太空望远镜和美国国家航空航天局的露西任务将观测这次撞击。美国宇航局项目科学家斯塔特勒说，Didymos系统的尘埃和碎片被喷射到太空时，可能会变亮。
但地面望远镜将是确定DART是否成功改变了双形龙运动的关键。

Didymos系统于1996年被发现，所以天文学家对该系统有大量的观测。撞击后，世界各地的天文台将观察Dimorphos从Didymos的前面穿过并移动到后面。
Dimorphos绕Didymos一周需要11小时55分钟。约翰霍普金斯大学应用物理实验室的DART项目经理爱德华·雷诺兹(Edward Reynolds)说，如果DART成功，这一时间可能会缩短73秒，“但我们实际上认为我们会将时间缩短约10分钟。”

斯塔特勒说，如果测量周期变化的时间不到几天，他会很惊讶，但如果超过三周，他会更惊讶。

如果DART没有击中小行星怎么办?

NASA行星防御官员林德利·约翰逊(Lindley Johnson)说:“我非常有信心，我们将在周一进行撞击，并将取得圆满成功。”
但如果DART错过了预设好的目标，该团队将迅速做出反应，确保航天器是安全的，并下载其所有信息，以找出为什么它没有击中Dimorphos。

应用物理实验室的任务操作中心将在必要时进行干预，尽管DART将在其旅程的最后四个小时自动运行。
一个指令从地球传递到宇宙飞船需要38秒，所以团队可以快速做出反应。应用物理实验室的DART任务系统工程师Elena Adams说，DART团队已经演练了21个应急计划。

为什么我们需要对此进行测试，为什么要在这颗小行星上进行测试？

之所以选择 Dimorphos，是因为它的大小与可能对地球构成威胁的小行星相当。一颗像 Dimorphos大小的小行星如果撞击地球，可能会造成“区域性破坏”。
斯塔勒说，小行星系统是测试的“完美的天然实验室”。

这项任务将使科学家们更好地了解每颗小行星的大小和质量，这对了解近地天体至关重要。
近地天体是指轨道距离地球在3000万英里(4830万公里)以内的小行星和彗星。探测可能造成严重伤害的近地物体的威胁是美国宇航局和世界各地其他空间组织的主要重点。

目前还没有小行星直接撞击地球，但近地小行星有27000多颗，形状和大小各异。
DART收集的有价值的数据将有助于行星防御战略，特别是了解什么样的力量可以改变可能与地球相撞的近地小行星的轨道。

我们为什么不像电影《世界末日》里那样把小行星炸飞呢?

在电影中，与小行星接近的战斗看起来像是为了保护地球而匆忙行动，但“这不是行星防御的方式，”约翰逊说。炸掉一颗小行星可能更危险，因为它的碎片可能会与地球相撞。
但美国宇航局正在考虑改变小行星运动的其他方法。

DART航天器被认为是一个动能冲击器，可以改变双形磷的速度和路径。如果DART成功了，它将成为使小行星偏转的一种工具。
约翰逊说，另一种选择是重力牵引器，它依靠航天器和小行星之间的相互引力，将太空岩石从撞击轨道拉到更良性的轨道上。

另一种技术是离子束偏转，或向小行星发射离子发动机，持续很长时间，直到离子改变了小行星的速度和轨道。
但这两者都需要时间。

约翰逊说:“任何你能想象到的能够改变小行星轨道速度的技术都是可行的技术。”
一个名为空间规划委员会的国际论坛召集了18个国家航天机构，根据小行星的大小和路径，评估如何使其偏离轨道可能是最好的。

约翰逊说，发现危险小行星的数量并确定它们的大小是NASA及其国际合作伙伴的首要任务。名为“近地天体探测任务”的天基望远镜的设计目前正在审查中。

未来还会有其他宇宙飞船飞过Dimorphos吗?

Didymos系统不会孤独太久。为了调查撞击的后果，欧洲航天局的赫拉任务将于2024年发射。这艘宇宙飞船和两颗立方体卫星将在两年后抵达小行星系统。

Hera将研究这两颗小行星，测量Dimorphos的物理性质，并检查DART撞击坑和月球轨道，目的是建立一个有效的行星防御战略。