“赫拉”升空，評估小行星防御撞擊試驗效果

北京時間10月8日06:52，SpaceX 獵鷹9號運載火箭從美國佛羅里達州卡納維拉爾角發射升空，將歐洲航天局小型探測器“赫拉”（Hera）送入太空。“赫拉”是歐洲航天局空間安全計劃的重要一環，它將飛行約2年，前往雙小行星狄迪莫斯（65803 Didymos），評估2022年美國航天局“飛鏢”任務（DART）的撞擊效果。

搭載“赫拉”探測器的獵鷹9號運載火箭順利升空（來源：ESA / S. Corvaja）

2年前的撞擊試驗

狄迪莫斯是個雙小行星系統，大的一顆叫狄迪莫斯（Didymos），直徑約780米，小的一顆叫狄莫弗斯（Dimorphos），直徑約160米，它們的中文名分別是孿大星和孿小星。二者相距僅1.2千米，每11小時55分鐘繞行一圈。DART任務全稱為雙小行星撞擊轉向試驗（Double Asteroid Redirection Test），任務目標是利用一個500公斤的衛星高速撞擊狄莫弗斯，使其軌道發生偏轉，從而測試我們是否有能力通過提前撞擊來消除小行星的威脅。2022年9月27日，DART正中靶心，成功實現人類首次主動出擊的小行星防御測試。地面望遠鏡觀測發現，這次撞擊使狄莫弗斯的軌道周期縮短了近33分鐘，撞擊效果十分明顯。

撞擊前（灰色箭頭）后（橙色箭頭）軌道變化（來源：NASA）

撞擊試驗的評估專家

事實上，美國航天局從一開始就和歐洲航天局展開這項小行星防御測試任務，與 DART 配套的歐洲航天器就叫“小行星撞擊任務” AIM（Asteroid Impact Mission）。它們共同組成一個完整的任務，叫小行星撞擊和偏轉評估（Asteroid Impact and Deflection Assessment），縮寫 AIDA，音譯過來就是“阿依達”。（是不是讓你想到了威爾第的那部著名歌劇？）從這名字就能看得很清楚，這個大項目應當由兩個主要部分組成：撞擊和評估。美國航天局派航天器撞擊，歐洲航天局派航天器評估。不過后來由于經費原因，AIM項目被取消，2018年重新立項，用一顆更小的衛星來代替，名字也變更為“赫拉”（Hera）。經過這么一折騰，以及新冠疫情的影響，導致“赫拉”沒能及時發射，第一時間評估“飛鏢”的撞擊效果。

“赫拉”將與兩顆立方星組成探測小分隊（來源：ESA）

即便如此，近距離觀察和評估撞擊效果仍然十分重要，因為還有許多情況我們并不了解。例如：DART 撞擊留下的隕石坑有多大？狄莫弗斯的結構有多松散？是否整個小行星都產生了重塑？狄莫弗斯的成分是什么？撞擊產生的碎片影響范圍有多大？很顯然，這些問題對人類未來有效預防小行星撞擊具有重要意義。

為此，主體長寬高僅 1.6 米，質量僅 350 公斤的 “赫拉”攜帶有取景相機（AFC）、高光譜成像儀（HyperScout-H）、高度計（PALT）、熱紅外成像儀（TIRI）、X波段無線電測量儀（X-DST）等科學載荷。有意思的是，它還攜帶了兩個6單元立方星，一個叫朱文塔斯（Juventas），一個叫米蘭尼（Milani）。我們知道赫拉是希臘神話中的天后，天神宙斯的老婆和姐姐。而朱文塔斯是青春女神赫柏（Hebe）的羅馬名，宙斯和赫拉的女兒。這顆立方星將攜帶一臺相機、一臺重力儀、一臺X波段無線電設備，以及世界上最小的星載雷達（JuRa）。另一顆衛星則是為了紀念比薩大學數學教授安德魯·米蘭尼（Andrea Milani），他領導創造了第一個自動計算未來小行星撞擊地球可能性的系統，并推動設計了 DART/Hera 任務的雛形，2018年11月意外病故。米蘭尼小衛星將對小行星進行彩色光譜成像，評估周圍塵埃環境等。

“赫拉”號探測器攜帶的科學載荷（來源：ESA）

飛行2年實地考察

不過，作為一項深空探測任務，“赫拉”面臨的難度也是顯而易見的。首先，雖然狄莫弗斯距離地球不是很遠，但要準確地跟上小行星的節奏，又要節省燃料，工程師為“赫拉”設計了一條飛越火星的軌道。它將從火星與火衛之間穿過，順道看一眼火衛二。其次，到達狄迪莫斯和狄莫弗斯附近時，“赫拉”很有可能遭遇2022年那次撞擊所造成的塵埃碎屑云，究竟情況如何還存在很大未知。第三，兩顆小衛星都將嘗試環繞狄莫弗斯飛行，最終還將嘗試著陸。狄莫弗斯是人類深空探測所訪問的最小天體，其相對快速的自轉、微弱且不均勻的引力場都將成為它們面前的巨大考驗。

“赫拉”將在2025年3月飛越火星（來源：ESA）

成功發射后，“赫拉”將經過 770 天 左右的漫長旅程才能到達狄迪莫斯和狄莫弗斯。2024年11月實施一次深空機動，調整軌道飛向火星。 2025年3月 飛越火星，火星引力彈弓將為“赫拉”助力，“赫拉”也將借機探訪火星的衛星。2026年2月第二次深空機動，準備進入狄迪莫斯系統。 2026年10月 與狄迪莫斯系統實現交會。

“哈勃”空間望遠鏡觀測到從狄默爾弗斯飛出至少37塊碎片（來源：NASA, ESA, David Jewitt (UCLA); Alyssa Pagan (STScI)）

兩年前轟轟烈烈的一撞究竟撞得如何？人類是否就此掌握主動防御小行星襲擊的一項技能？我們期待著“赫拉”帶來的現場報道。

參考資料：

[1] Planetary defence mission Hera heading for deflected asteroid (https://www.esa.int/Space_Safety/Hera/Planetary_defence_mission_Hera_heading_for_deflected_asteroid)
[2] MEDIA BRIEFING NOTES (https://esamultimedia.esa.int/docs/spacesafety/MediaKit_Hera.pdf)