美欧将联手偏转一颗小行星

Daphane

来源：牧夫天文

最近几天（11日至13日），以美国和欧洲为主，来自世界各地的小行星科学家和太空飞行器工程师正汇集在罗马，讨论着小行星防卫的最新情况。他们本次的主题是一个宏大的计划：使用太空飞行器撞击小行星以达到改变其轨道的目的。　　这场美欧联合任务的名称是“小行星撞击和偏转评估”（Asteroid Impact Deflection Assessment， 以下简称AIDA任务）。他们的具体计划是先使用一台飞行器撞击位于地球和火星之间的小行星Didymos的一颗小卫星，然后另一台飞行器会勘测撞击地点以搜集尽可能多的有关撞击所产生的影响的数据。
　　本次任务的撞击目标是一个名为Didymos（希腊语中“双胞胎”的意思）的近地双小行星系统。Didymos系统由一个稍大的小行星Didymos A和一个绕其运转的小卫星Didymos B组成。Didymos A的直径约为780米，而Didymos B的直径约为160米。Didymos环绕太阳的轨道半径在1.0天文单位至2.3天文单位之间变化，距离地球的平均距离在250个地月距离左右。科学家们是通过谨慎的考虑后才选择Didymos系统的，他们希望这个偏转目标能最大化他们的科学成果。

“飞镖”飞行器预计撞击小卫星Didymos B。图中白色轨道为Didymos B现在的轨道，蓝色轨道则为撞击后的轨道。Credit： ESA


　　NASA在AIDA任务中负责的部分是一个名为“飞镖”的飞行器（全称为双小行星撞击测试飞行器，Double Asteroid Impact Test，简称DART）。将会与“飞镖”飞行器一同撞向Didymos B的还有一台意大利制小行星成像立方星（Light Italian CubeSat for Imaging of Asteroids， 简称LICIA），它将记录下撞击的瞬间。
　　ESA（欧洲空间局）在AIDA任务中负责的则是一台名为“赫拉”（Hera）的飞行器。它将在“飞镖”飞行器撞击Didymos B后对其进行一次近距离勘测。具体来说，它会测量小行星的质量，并且对撞击坑的形状进行细致的评估。“赫拉”也会携带两台立方星，它们将协助“赫拉”进行近距离勘测，这会是科学家首次使用雷达探测器来勘测小行星。
　　“飞镖”飞行器现在正在建造过程中，由约翰·霍普金斯大学应用物理实验室承担。按计划“飞镖”飞行器将在2021夏季发射升空，并于2022年9月撞击Didymos B，撞击时速度将高达6.6千米/秒。


“赫拉”扫描Didymos B上的撞击坑的艺术想象图。Credit： ESA


　　与此同时，“赫拉”正在接近B2设计阶段的尾声。在今年11月的Space19+（ESA的太空安全项目）部长级会议上，欧洲空间局部长委员会将决定是否要发射这台飞行器。如果计划通过的话，“赫拉”将会在2024年10月发射，并于2026年抵达Didymos。
　　不过，Space19+决定放弃发射“赫拉”的可能性是非常小的。对此，“赫拉”任务的项目经理Ian Carnelli这样解释道：“确实，‘飞镖’可以在没有‘赫拉’的情况下完成任务，因为撞击对Didymos B的轨道造成的影响是通过地基望远镜也能测量的。但是，让这两个任务协同进行所带来的科学效益将会是巨大的。事实上，‘赫拉’收集的数据是至关重要的，它可以让这场专门的一次性试验变成同样适用于其他小行星的普遍偏转手段。”


“赫拉”在勘测Didymos  B的撞击坑。Credit： ESA


　　“赫拉”任务还将成为ESA的首个前往双小行星系统的任务。天文学家认为双小行星系统占所有已知小行星中的15%，并且它们对天文学家来说仍然充满未知。“赫拉”除了勘测撞击坑外，还肩负着测试许多重要的新型技术的任务，这其中包括深空立方星，人造卫星间的链接，和自主图像导航技术等。


“赫拉”与它的两个立方星协同合作的艺术想象图。Credit： ESA

最后，AIDA任务还将为低重力环境作业提供宝贵的机会。在今后的任务中，不管是到近地小行星，还是月球，还是火星，这次作业都会提供非常重要的数据。

　　“赫拉”，“飞镖”，和AIDA任务的其他元素所反馈的结果将会为科学家在小行星防卫的课题上所花的精力做出评分。除此之外，它们还会帮助科学家建立更好的撞击效率模型。如果科学家想让这场试验转变为行星防御的一个成熟的技术，那么这样的模型将会是非常重要的。

　　红外光波段看到的M81，M81位于大熊座，距离我们大约1200万光年，在大熊座方向我们还能看到北斗七星，下图由NASA的斯皮策空间望远镜拍摄。