小行星撞地球前我们先撞它——人类将首次尝试防御小行星试验

北京时间 2021年11月5日凌晨，美国航天局（NASA）通过在线方式召开新闻发布会，宣布即将发射首个小行星防御试验卫星DART“飞镖”，它将成为人类抵御小行星威胁的“炮灰”，测试撞击小行星的效果。

DART任务效果图

6500万年前，一颗直径10千米的小行星撞击地球，造成地球上许多生物灭绝，统治陆地1亿多年的恐龙也未能幸免。这个故事想必大家都已不陌生了，学术界也大多认可这次小行星撞击事件，这也被认为是历次地球生物大灭绝事件中，原因相对最为明确的一次。那么问题来了，像这样的小行星撞击事件还会发生吗？如果有朝一日，类似的小行星再次来袭，我们有无办法幸免于难呢？在科幻电影中出现过很多种对抗小行星撞击的方法，如爆破法、撞击法、激光照射法等等。那么这些方法是否靠谱？效果是否明显呢？如果不去尝试一下，心里肯定没底。

DART 就是这样的开路先锋。它的全称为 Double Asteroid Redirection Test ，可翻译成“’双小行星撞击转向试验卫星”。它的目的地是双小行星系统“狄迪莫斯”Didymos，在希腊语中是“双胞胎”的意思，小行星编号为65803号。该系统由两颗小行星组成：较大的小行星就是“迪迪莫斯”,它有一个中文名字叫“孪大星”，直径780米，较小的那颗小行星，或者说是孪大星的卫星，也有一个希腊名字“狄默尔弗斯”Dimorphos，中文名“孪小星”，直径只有160米，它也是目前国际天文学联合会赋予正式名称的最小天体。DART 的目的就是对孪小星进行撞击，并观察撞击效果。英文单词 dart 有“镖；飞镖”的意思，给这个任务起“飞镖”的昵称倒也贴切 ，再次佩服一下老外起名字的水平。

DART任务标识

孪大星-孪小星系统被认为是人类首次行星防御试验的最佳候选。原因有四。第一，孪小星的质量非常小，按我们现有技术，有可能对它进行撞击试验并产生可观测的效果。第二，这个小行星系统距离太阳约1.0-2.3天文单位，到撞击时距离地球约1100万千米，孪小星距离孪大星只有1.2千米，每12小时绕行一圈，地面望远镜和“哈勃”太空望远镜都有能力分辨二者，对撞击后的效果作出评估。第三，孪小星绕孪大星公转的轨道面与黄道面接近，从地球上看，它们构成了“食双星”，这意味着孪小星既会从孪大星前经过，也会从它身后经过，这样形成的亮度的规律性变化对测定其轨道周期极为有利。第四，这两个小家伙不会对地球造成威胁，不必担心我们撞击孪小星后反而自找麻烦。

孪大星与孪小星（狄迪莫斯系统）

“飞镖”卫星的质量只有 500 公斤，除了一个太阳传感器、一个导航用的星敏感器和一个20厘米口径摄像机以外，没有携带任何科学载荷，是个低成本的卫星。毕竟要当“炮灰”嘛，整太大没意思。它将使用新型太阳能电推发动机（SEP），功率为3.5千瓦。届时，它将瞄准孪小星的正中央，以6.6 km/s的速度进行撞击，预计对孪小星产生约0.4 mm/s的速度变化。看上去很小，但由此可能会造成其几分钟乃至10分钟的公转周期的变化，那么在一个百万公里尺度上，很可能会有较为显著的位置偏差。

DART任务示意图

根据计划，“飞镖”卫星将于北京时间11月24日发射，撞击试验目前安排在2022年10月进行。“飞镖”卫星还随身携带了一个“小弟弟”，是一颗六单元的立方星LICIACube（Light Italian CubeSat for Imaging of Asteroids，意大利轻型小行星成像立方星）。它将在撞击前离开“飞镖”采集图像，并在撞击后近距离进行观察，并直接将数据传回地球。也就是说，它负责对撞击过程进行“现场直播”。更为精确的撞击效果评估将交给3年后发射的另一个小卫星Hera“赫拉”来承担。

LICIACube 与 Hera
总的来说，这项行动是极富挑战、极具意义、极其有趣的。使用一颗小卫星，通过受控的方式撞击小行星令其改变轨道，技术上完全可行，效果上有待检验，这会给未来小行星防御提供很有价值的参考数据。虽然目前为止还没有一颗已知大小超过140米的小行星在未来100年内有较大概率撞击地球的可能，但是也有研究认为我们可能只发现了其中的40%而已。杞人忧天也好，未雨绸缪也罢，面对潜在的小行星撞击风险，先下手为强，总是没错的！
参考资料：
[1] https://dart.jhuapl.edu/
[2] https://www.nasa.gov/specials/pdco/index.html#dart
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