打响太空保卫战的第⼀枪

作者: 猫⼜

来源: 中国国家天⽂

发布日期: 2023-04-15 12:59:16

文章详细介绍了美国航天局(NASA)的“双⼩⾏星重定向测试”(DART)任务,该任务通过撞击⼩⾏星Dimorphos来测试改变其轨道的方法,标志着⼈类主动打响太空保卫战的第⼀枪。文章还探讨了⼩⾏星撞击地球的潜在威胁及其历史上的影响,并介绍了欧洲航天局的Hera任务,该任务旨在进一步研究撞击对⼩⾏星的影响。

电影《独⾏⽉球》中独孤⽉带着核弹“宇宙之锤”冲向⼩⾏星π+,以阻⽌⼩⾏星撞上地球。想像⼀下,如果有⼀天,⼀颗⼩⾏星朝着地球⻜来,我们能做什么来阻⽌它?这不是科幻电影的情节,⽽是真实发⽣在我们眼前的太空历史。

去年,经过306天的漫⻓⻜⾏,美国航天局(NASA)“双⼩⾏星重定向测试”(DART)任务⻜⾏器在航⾏了数百万千⽶后,最终成功瞄准了⽬标,以超过时速21000千⽶的速度迎头撞上直径约为780⽶的⼩⾏星Dimorphos。这⼀历史性时刻标志着⼈类主动打响太空保卫战的第⼀枪。

⼩⾏星是太阳系中的⼀种天体,它们的⼤⼩、形状、成分和轨道各不相同,其中有些⼩⾏星会与地球的轨道相交,被称为近地⼩⾏星(NEA)。近地⼩⾏星的数量众多,⽬前已发现的就有近3万颗,其中⼀部分已被认为是潜在威胁天体(PHA),因为它们的轨道距离地球很近,⽽且直径⾜够⼤,如果撞击地球,可能会造成灾难性的后果。

根据⼩⾏星的直径和撞击速度,它们撞击地球时释放的能量可以达到⼏千兆吨⾄数百亿兆吨当量的TNT炸药。这样的能量⾜以摧毁⼀个城市、⼀个国家甚⾄整个⽂明。⼩⾏星撞击地球还会产⽣冲击波、热辐射、⽕球、尘埃云等副作⽤,引发地震、海啸、⽕⼭爆发、⽓候变化等灾害,对⽣物圈和⽣态系统造成严重破坏。

历史上,⼩⾏星撞击地球已经导致了多次⽣物灭绝事件,最著名的是6500万年前的K-T事件,⼀颗直径约为10公⾥的⼩⾏星撞击了墨⻄哥半岛,释放了约1亿兆吨当量的TNT炸药的能量,造成了全球性的环境灾变和恐⻰等⼤型⽣物的灭绝。科学家们估计,每间隔⼤约1亿年年就会有⼀次类似的⼩⾏星撞击地球事件发⽣。

因此,近地⼩⾏星撞击地球是⼈类⻓期⾯临的重⼤潜在威胁,需要及时发现、监测、预警和防御。

为了保护地球免受⼩⾏星的威胁,国际社会已经开展了⼀系列的科学研究和空间探测任务。近期,著名国际学术期刊《⾃然》发表了五篇聚焦美国航天局(NASA)对⼀颗近地⼩⾏星进⾏的“双⼩⾏星重定向测试”(DART)任务的观测相关研究进展的⽂章。2022年9⽉26⽇,NASA/ESA(美国航天局/欧洲航天局)的哈勃空间望远镜拍摄下了⼩⾏星Dimorphos被重约545千克的航天器故意撞击时的⼀系列快速变化照⽚。

美国航天局的DART任务旨在测试⼀种对抗近地天体(NEO)的⾏星防御⽅法,即通过⻜船撞击⼩⾏星来改变其轨道。该任务的⽬标是通过撞击⼀个名为Didymos的⼩⾏星上⼀颗名为Dimorphos的卫星,以期成功改变其运⾏轨道。当然,这两颗⼩⾏星实际上都不会对地球构成撞击威胁。DART任务就像是⽤⼀颗⼦弹去打⼀个⻜速旋转的乒乓球,试图让它改变⽅向或速度。

如果该技术被证明有效,它将成为保护地球免受潜在⾏星撞击的⼀项重要⼯具。DART任务于2021年11⽉24⽇从美国佛罗⾥达州的卡纳维拉尔⻆空军基地发射升空,并成功于2022年9⽉26⽇与孪⼩星Dimorphos发⽣碰撞。DART撞击器以每⼩时21,000千⽶的速度迎头撞向⼩⾏星,从⼩⾏星上炸掉了超过900,000公⽄的灰尘。

欧洲航天局计划于2024年10⽉发射名为Hera的航天器,任务的⽬标是到达Dimorphos⼩⾏星,对撞击后的孪⼩星进⾏详细的研究,以了解撞击对⼩⾏星的物理和化学特性产⽣的影响。科学家们通过收集和分析数据,希望能够更好地理解⼩⾏星的构成和⾏为,并开发出更有效的⼩⾏星防御技术。Hera将使⽤多种仪器和传感器,包括照相机、激光测距仪、毫⽶波雷达和X射线光谱仪等,以收集有关⼩⾏星的各种数据。

这些数据将包括⼩⾏星的形状、⼤⼩、密度、物理和化学组成等信息,以及撞击对⼩⾏星的后续影响。Hera计划乘坐SpaceX⽕箭升空,并于2026年底抵达Dimorphos和Didymos,进⾏为期约六个⽉的观光。

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