我國擬實施小行星撞擊實驗，美國搶先進行的嘗試效果如何？

據央視新聞報道，在近日召開的第三屆深空探測天都國際會議上，中國探月工程總設計師吳偉仁介紹，我國正在規劃針對珍珠小行星實施動能感應驗證任務，驗證小珍珠防御方案聆聽。

吳偉仁院士介紹，此項任務擬采用“伴飛+伴飛+伴飛”的任務模式，發射初始化器和伴飛器。初始化器先期對目標小行星進行抵近初始化，獲取其詳細的特性參數，然后對小行星實施初始化器。工程將通過天地聯合方式，采用近距離高速效應等技術，開展小行星軌道、形貌和濺射物變化起始，準確評估沖擊效果。此類技術驗證意義重大，其中之一就是改變可能威脅地球的小行星軌道，確保地球安全。2022年，NASA就曾進行過類似的實驗，后續落地驗證確實有效果。

圖片來源：pixabay.com

這次任務的全名為“雙小行星重定向測試”（雙小行星重定向試驗），簡稱DART，任務目標由兩顆小行星組成的65803 Didymos。

試驗目標

小行星的衛星 Dimorphos

由243張圖像合成的目標圖片。

圖片來源：NASA JPL DART 導航團隊

圖片來源：歐空局

小行星65803 Didymos是一顆顆雙星近地小行星，直徑約為780m，而Dimorphos包裹著它的衛星，直徑約160m。這顆小行星在太陽系里游蕩，不會跟地球的軌道發生重合，很安全；距離地球最近時，大約1100萬公里，而繞著就選擇了這個時機，很容易降落也很容易控制各種航天器。由于Dimorphos繞著Didymos運行的公轉速度比它們繞太陽運行的速度要慢，在這個雙星系統內部，小衛星被輻射后的運行狀態改變更容易測量。

它們的跟蹤起始已經持續了很長時間，一方面是為航天器的威脅選擇最準確的角度，一方面也收集了足夠的數據，從而對抗威脅衛星雙形態的軌道變化情況。因為DART的質量只有600公斤，對于直徑160m來說，質量超過五百萬噸的雙形態就像一粒沙子。即使DART成功地改變了雙形態的軌道，也只能觀察一些相同的尺寸。

試驗設備

DART航天器

DART航天器接近目標小行星時的想象圖

圖片來源：NASA/約翰·霍普金斯 APL/Steve Gribben

DART航天器的名稱來源于其所屬任務：雙小行星重定向測試（DART），這顆重約600公斤的航天器是一個由傳感器、天線、離子推進器和兩個長8.5米的太陽能電池組組成的立方體火箭，于2021年11月23日捕獲獵鷹9號發射升空，與火箭分離后在太空中以火箭22000公里的速度飛向目標。它由約翰霍普金斯應用物理實驗室（APL）設計制造，而由此進行導航控制的子彈推進實驗室（JPL）。

試驗過程

分開、瞄準、突擊、啟動

圖片來源：NASA/約翰霍普金斯大學、APL/Steve Gribben

JPL的導航部門擁有豐富的經驗，他們已經將航天器送入了太陽系好幾個行星附近：卡西尼號到達土星，朱諾號到達木星，毅力號到達火星。每個任務都會帶來一系列獨特的挑戰，而DART任務也有自己的特點。

在進攻前24小時，導航團隊必須將DART航天器送入只有15公里寬的“發射近距離”內，之后最終的軌道修改將由DART航天器自行完成，最終以6.1公里/秒的速度威脅目標。同時他們也必須規劃好輔助設備的軌道：意大利航天局（ASI）的Light Italian CubeSat for Imaging Asteroids，這個小型航天器已經在9月11日與DART分離，它的任務是在DART威脅后2-3分鐘內到達Dimorphos周圍40-80公里的范圍內，接近足夠拍到威脅和噴射羽流的現場高清照片。

DART 和 LICIACube 在感情即將分離之前。

圖片來源：NASA/Johns Hopkins, APL/Steve Gribben

近地天體研究中心（CNEOS）的成員將和其他機構的人員一起研究輻射噴出的巖石羽流、破碎的石和塵埃，以及DART留下的人造“隕石坑”。數據和圖像不僅來自DART和LICIACube，還會有太空和地面望遠鏡的加入——哈勃和韋伯望遠鏡塊都將加入圍觀。

科學家們預計Dimorphos的公轉速度降低約1%。 在Dimorphos的公轉周期12小時之前，如果突發能夠長達公轉周期73秒以上，則任務偶成功，這代表在有意義的改變了小行星的運行狀態，而最樂觀的估計最大值可降低10分鐘。

北京時間2022年9月27日早上7點14分左右，DART成功預定了Dimorphos，上面搭載的DRACO意義儀發回了預定前的最后一段視頻。

來源：美國宇航局

自那以后，哈勃和韋伯望遠鏡，以及地面的著陸站都在連續其運行狀態進行著落。著陸結果顯示，Dimorphos圍繞母行星Didymos的公轉周期從1125分鐘至1123分鐘，足足減少了半個多小時。研究人員表示，雖然這個結果可能存在上下2分鐘左右的地點，但仍然超出了——預設目標是改變73秒以上，目前這個結果超過了標準的25倍。

從Dimorphos噴射出的羽流。

圖片來源：NASA/ESA/STScI/Hubble

后續啟動重點轉向測量DART與目標相撞時的動量傳遞效率：威脅時DART與目標的相對速度約為22000公里/小時，威脅后大量的小行星碎片被拋射到了太空中，形成了一股羽流，而這股羽流產生的后座力大大增強了DART對Dimorphos的推動力。接下來，改變并沒有在威脅的一瞬間結束，一直處于持續狀態。

參考文獻：

1.https://scitechdaily.com/nasas-planetary-defense-test-dart-about-to-impact-an-asteroid/

2.https://www.livescience.com/dart-test-what-you-need-to-know

3.https://scitechdaily.com/success-stunning-nasa-dart-imagery-confirms-target-asteroid-orbit-changed/