確認(rèn)！人類首次改變了一個天體繞太陽運行的軌道

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原作：MICHELLE STARR

翻譯：Moss

校譯：劉明睿

編排：王璞

后臺：朱宸宇

https://www.sciencealert.com/confirmed-humanity-changed-an-objects-orbit-around-the-sun-for-the-first-time

DART航天器撞擊孿小星（Dimorphos）后瞬間飛散的碎片

圖源：NASA DART團隊與LICIACube

2022年，NASA進行了一項實驗：他們故意讓一艘航天器撞向一顆小行星孿小星（Dimorphos），以測試是否能夠改變它繞另一顆較大的小行星孿大星（Didymos）運行的軌道。

這項名為“雙小行星重定向測試（DART）”的任務(wù)最終使得孿大星和孿小星之間的軌道周期縮短了整整33分鐘。

但新的測量結(jié)果顯示，它的影響遠(yuǎn)不止于此——這次撞擊不僅改變了兩顆小行星彼此之間的軌道周期，還改變了它們整個系統(tǒng)在太空中的運行軌跡。

這標(biāo)志著人類首次直接改變了一個自然天體繞太陽運行的軌道。

伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的航天工程師 Rahil Makadia 領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊寫道：“DART 項目已經(jīng)推動了多種前沿科技的發(fā)展，改變雙小行星系統(tǒng)的繞日軌道便是其中最新的一項。”

DART任務(wù)是所謂行星防御的一環(huán)——應(yīng)對小行星、彗星等近地天體可能帶來的威脅。太陽系中存在大量巨大的巖石天體，雖然目前沒有發(fā)現(xiàn)有哪一顆會在近期撞擊地球，但人類仍希望為這種可能性做好準(zhǔn)備。

DART 任務(wù)的思路相當(dāng)直接：其目標(biāo)是一對彼此受引力束縛的小行星，其中較大的孿大星直徑約 780 米，較小的孿小星直徑約 160 米，因此更容易被撞擊推動，從而改變軌道。

科學(xué)家選擇這個系統(tǒng)還有一個原因：它的軌道周期此前已經(jīng)非常精確地測定過，因此任何變化都很容易被檢測出來。DART任務(wù)的成功標(biāo)準(zhǔn)是：通過撞擊孿小星，改變它繞孿大星運行的軌道周期。

DART團隊原本預(yù)計軌道周期會改變約7分鐘，但實際測得的變化達(dá)到了 33 分鐘，這令科學(xué)家們非常興奮。

然而，這個小行星系統(tǒng)也是龐大的太陽系的一部分。Makadia 團隊想知道：DART任務(wù)是否不僅改變了孿小星繞孿大星的軌道周期，還改變了這兩顆小行星繞太陽運行的整體軌跡。

由于孿大星和孿小星彼此受引力束縛，它們實際上是圍繞一個共同的質(zhì)心運行。當(dāng)DART航天器撞上孿小星時，撞擊不僅推動了這顆較小的小行星，還向太空噴射了大量碎片。

這些飛散的碎片帶走了小行星系統(tǒng)的一部分動量。科學(xué)家此前就預(yù)測，這種動量損失可能會產(chǎn)生一個微小的反沖效應(yīng)，從而略微改變孿大星—孿小星系統(tǒng)繞太陽運行的運動狀態(tài)。

自2022年9月撞擊事件以來，各種儀器一直在持續(xù)監(jiān)測這一小行星系統(tǒng)。Makadia 團隊分析了大量觀測數(shù)據(jù)，包括：22次恒星掩星觀測，5955次地面觀測得到的位置測量，DART航天器自身的3次導(dǎo)航測量，9次地面距離測量。

綜合這些數(shù)據(jù)，研究人員發(fā)現(xiàn)：撞擊確實給孿大星—孿小星系統(tǒng)帶來了一個微小的推動，使其軌道速度減慢了約11.7微米/秒。換算一下相當(dāng)于每小時慢了42毫米的距離，差不多是一塊Apple Watch表盤的寬度。

在太空中，即使是極其微小的速度變化，也會隨著時間逐漸累積成顯著的軌道偏移。如果速度減少11.7微米/秒，持續(xù)10年，軌道位置將累計改變約3.69公里。

從行星防御的角度來看，如果我們能提前幾年甚至幾十年發(fā)現(xiàn)危險的小行星，哪怕只是輕輕推一把，也可能足以讓它安全地偏離地球。再也不能期待小行星毀滅地球了！

未來的太空任務(wù)將進一步揭示這次撞擊的詳細(xì)情況。歐洲空間局的“赫拉”（Hera）探測器計劃在近十年內(nèi)抵達(dá)孿大星—孿小星系統(tǒng)。它將詳細(xì)研究DART航天器撞擊留下的撞擊坑，并測定兩顆小行星的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)。

但目前取得的成果已經(jīng)足夠令人驚嘆。這是人類首次改變一個自然天體在太陽系中的運行軌道。

研究人員寫道：“研究結(jié)果表明，像DART這樣的行星防御任務(wù)能夠改變天體的繞日軌道，標(biāo)志著人類在防范未來小行星撞擊地球方面邁出了重要一步。”

該研究成果已發(fā)表在期刊 《Science Advances》。

責(zé)任編輯：DAIKIN

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圖片來源網(wǎng)絡(luò)

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