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【技術·航天】美國太空總署· DART 行星防禦演示任務介紹

2021-11-25新聞

美國太空總署啟動了其第一個致力於行星防禦的任務,該航天器將與一顆小行星的衛星相撞,以測試其偏轉能力。

雙小行星重新導向測試 (DART) 航天器已經成功發射。

DART 將飛往近地小行星 Didymos,它有一顆名為 Dimorphos 的衛星,直徑約 160 米,圍繞它執行。DART 將於 2022 年 9 月以超過每小時 24,000 公裏的速度與 Dimorphos 相撞,估計其軌域周期將改變 10 分鐘。

DART 的目的是測試用於改變小行星軌跡的動力撞擊器技術。這可用於偏轉小行星撞擊地球,盡管美國太空總署官員在 DART 發射前的整個過程中都強調,至少 100 年內沒有已知的小行星對地球構成撞擊威脅。

NASA 負責科學的副局長 Thomas Zurbuchen 在 11 月 22 日的發射前簡報會上說,這次任務是「首創的實驗」。「我們正在努力學習的是如何轉移即將到來的威脅。」

專案官員將這次任務比作將一輛高爾夫球車撞向一個裝滿石頭的足球場。「我們將推動它。我們會用力地撞擊它,但我們用一輛非常小的車輛撞擊它。不需要太多,」約翰霍普金斯套用物理實驗室 (APL) 的 DART 專案經理 Ed Reynolds 說。「當我們研究如何將小行星從地球偏轉時,如果有足夠的時間,你可以用小型車輛做大事。」

DART 任務的飛行部份很短,在發射後大約 10 個月對 Dimorphos 產生影響。隨著 DART 接近雙小行星,大部份行動將在最後幾天和幾小時內發生。它的唯一儀器,一個叫做 DRACO 的相機,將在最後的方法中以每秒一個的速度返回影像。

雷諾茲說:「您將在最長時間內從一點點開始,然後在最後幾個小時開始解決衛星問題。」 「每次我們得到一張新照片,它都會變得越來越好。最後那幾張照片將正對著小行星,然後就完全安靜了。」

「到那時,任務只完成了一半,」美國太空總署總部 DART 專案科學家湯姆·斯塔特勒 (Tom Statler) 在 11 月 21 日的科學簡報會上說。「我們仍然需要觀察這顆小行星因撞擊而發生的變化。」

地基望遠鏡將在撞擊後數月內觀測Didymos 和Dimorphos,以測量Dimorphos 自轉周期的變化。APL 的 DART 調查小組負責人安迪·裏夫金 (Andy Rivkin) 表示:「我們希望在明年 DART 撞擊後的幾周內獲得關於 Dimorphos 軌域變化的初步結果。」 在接下來的幾個月裏,這些結果將透過額外的觀察得到完善。

雖然 DART 將在撞擊中被摧毀,但另一艘航天器將嘗試觀察它。大約在撞擊前一個月,DART 將釋出 LICIACube,這是一種意大利立方體衛星,帶有相機,可以在 DART 撞擊之前、之中和之後觀察 Dimorphos。意大利航天局 ASI 的 LICIACube 專案經理 Simone Pirrotta 表示,LICIACube 的目標是讓 LICIACube 飛到 Dimorphos 55 公裏範圍內,並收集飛越後傳回的影像。

DART 將自行決定其最終方法。該航天器將在任務的最後幾個小時自主執行。由於它在撞擊前大約一個小時才能將 Dimorphos 視為一個單獨的物體,因此它將使用最初為導彈防禦套用開發的名為 SMART Nav 的技術自行瞄準月球。

DART 不僅僅是一項行星防禦任務。NASA 還在使用 DART 測試幾種可用於未來任務的先進技術。其中包括 NEXT-C 離子推進器、滾出式太陽能電池陣列和徑向線槽陣列天線。

APL 的 DART 機械系統工程師 Betsy Congdon 說:「所有這些技術都將在 DART 上執行並在 DART 上得到驗證,因此它們可以實作下一代深度科學任務。」

然而,行星防禦是該任務的主要目的,並且計劃讓它撞上小行星已經幫助增加了對它的興趣,即使在 NASA 內部也是如此。「挺酷的?我們正在撞上一顆小行星,」美國太空總署發射服務專案高級發射主任奧馬爾·貝茲在發射前簡報中說。「我不敢相信我們正在這樣做。」