美歐將聯手偏轉一顆小行星
2019年09月13日07:51

  最近幾天(11日至13日),以美國和歐洲為主,來自世界各地的小行星科學家和太空飛行器工程師正彙集在羅馬,討論著小行星防衛的最新情況。他們本次的主題是一個宏大的計劃:使用太空飛行器撞擊小行星以達到改變其軌道的目的。

  這場美歐聯合任務的名稱是“小行星撞擊和偏轉評估”(Asteroid Impact Deflection Assessment, 以下簡稱AIDA任務)。他們的具體計劃是先使用一台飛行器撞擊位於地球和火星之間的小行星Didymos的一顆小衛星,然後另一台飛行器會勘測撞擊地點以蒐集儘可能多的有關撞擊所產生的影響的數據。

  本次任務的撞擊目標是一個名為Didymos(希臘語中“雙胞胎”的意思)的近地雙小行星系統。Didymos系統由一個稍大的小行星Didymos A和一個繞其運轉的小衛星Didymos B組成。Didymos A的直徑約為780米,而Didymos B的直徑約為160米。Didymos環繞太陽的軌道半徑在1.0天文單位至2.3天文單位之間變化,距離地球的平均距離在250個地月距離左右。科學家們是通過謹慎的考慮後才選擇Didymos系統的,他們希望這個偏轉目標能最大化他們的科學成果。

“飛鏢”飛行器預計撞擊小衛星Didymos B。圖中白色軌道為Didymos B現在的軌道,藍色軌道則為撞擊後的軌道。Credit: ESA
“飛鏢”飛行器預計撞擊小衛星Didymos B。圖中白色軌道為Didymos B現在的軌道,藍色軌道則為撞擊後的軌道。Credit: ESA

  NASA在AIDA任務中負責的部分是一個名為“飛鏢”的飛行器(全稱為雙小行星撞擊測試飛行器,Double Asteroid Impact Test,簡稱DART)。將會與“飛鏢”飛行器一同撞向Didymos B的還有一台意大利製小行星成像立方星(Light Italian CubeSat for Imaging of Asteroids, 簡稱LICIA),它將記錄下撞擊的瞬間。

  ESA(歐洲空間局)在AIDA任務中負責的則是一台名為“赫拉”(Hera)的飛行器。它將在“飛鏢”飛行器撞擊Didymos B後對其進行一次近距離勘測。具體來說,它會測量小行星的質量,並且對撞擊坑的形狀進行細緻的評估。“赫拉”也會攜帶兩台立方星,它們將協助“赫拉”進行近距離勘測,這會是科學家首次使用雷達探測器來勘測小行星。

  “飛鏢”飛行器現在正在建造過程中,由約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室承擔。按計劃“飛鏢”飛行器將在2021夏季發射升空,並於2022年9月撞擊Didymos B,撞擊時速度將高達6.6千米/秒。

“赫拉”掃瞄Didymos B上的撞擊坑的藝術想像圖。Credit: ESA
“赫拉”掃瞄Didymos B上的撞擊坑的藝術想像圖。Credit: ESA

  與此同時,“赫拉”正在接近B2設計階段的尾聲。在今年11月的Space19+(ESA的太空安全項目)部長級會議上,歐洲空間局部長委員會將決定是否要發射這台飛行器。如果計劃通過的話,“赫拉”將會在2024年10月發射,並於2026年抵達Didymos。

  不過,Space19+決定放棄發射“赫拉”的可能性是非常小的。對此,“赫拉”任務的項目經理Ian Carnelli這樣解釋道:“確實,‘飛鏢’可以在沒有‘赫拉’的情況下完成任務,因為撞擊對Didymos B的軌道造成的影響是通過地基望遠鏡也能測量的。但是,讓這兩個任務協同進行所帶來的科學效益將會是巨大的。事實上,‘赫拉’收集的數據是至關重要的,它可以讓這場專門的一次性試驗變成同樣適用於其他小行星的普遍偏轉手段。”

“赫拉”在勘測Didymos  B的撞擊坑。Credit: ESA
“赫拉”在勘測Didymos B的撞擊坑。Credit: ESA

  “赫拉”任務還將成為ESA的首個前往雙小行星系統的任務。天文學家認為雙小行星系統占所有已知小行星中的15%,並且它們對天文學家來說仍然充滿未知。“赫拉”除了勘測撞擊坑外,還肩負著測試許多重要的新型技術的任務,這其中包括深空立方星,人造衛星間的鏈接,和自主圖像導航技術等。

“赫拉”與它的兩個立方星協同合作的藝術想像圖。Credit: ESA
“赫拉”與它的兩個立方星協同合作的藝術想像圖。Credit: ESA

  最後,AIDA任務還將為低重力環境作業提供寶貴的機會。在今後的任務中,不管是到近地小行星,還是月球,還是火星,這次作業都會提供非常重要的數據。

  “赫拉”,“飛鏢”,和AIDA任務的其他元素所反饋的結果將會為科學家在小行星防衛的課題上所花的精力做出評分。除此之外,它們還會幫助科學家建立更好的撞擊效率模型。如果科學家想讓這場試驗轉變為行星防禦的一個成熟的技術,那麼這樣的模型將會是非常重要的。

  紅外光波段看到的M81,M81位於大熊座,距離我們大約1200萬光年,在大熊座方向我們還能看到北鬥七星,下圖由NASA的斯皮策空間望遠鏡拍攝。

  來源:牧夫天文

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