航天器与小行星相撞会怎样?NASA将演示行星防御技能

  今天 视点

  据美国国家航空航天局(NASA)官网近日报导 ,作为NASA首个展示行星防御技能 的任务 ,“双小行星重定向测试”(DART)航天器将于2022年9月与双小行星体系 “双子星”中较小的“双子星B”(Didymos B)相撞。

  研讨 人员称,这颗小行星对地球没有挟制 ,是抱负 的测试方针 ,因为测量 二元体系 中较小的小行星围绕较大小 行星轨道运转 的变化,比观察绕太阳运转 的小行星轨道的变化要容易得多。现在 ,包括来自约翰·霍普金斯应用物理实验室(APL)等机构的科学家正为该任务 于2021年6月的发射做准备。

  知己知彼

  俗话说,知己知彼,百战不殆。为了让DART航天器能对方针 一击即中,科学家们需要了解“双子星”体系 的行为方式。

  “双子星”体系 由“双子星A”(Didymos A)及其卫星“双子星B”组成,前者直径约为780米;后者直径约为160米并盘绕 前者飞行。据悉,航天器将借助设备 在其上的一个摄像头和一款先进的自主导航软件,以6公里/秒的速度故意撞向“双子星B”,以便我们可以安全地观察其被撞击后的偏移状况 。

  自2015年以来,科学家一直在从地球上观察“双子星”。现在,由北亚利桑那大学DART观测工作组负责人克里斯蒂娜·托马斯协调的国际团队,正在使用位于全球各地的强壮 的望远镜进行要害 观测,随时监控该小行星体系 的状态,这将有助于研讨 人员更好地了解,在2022年9月DART撞击“双子星B”后可能会呈现 什么状况 。

  最近的一次观察活动在位于智利北部的帕瑞纳山进步 行,科学家使用欧洲南边 地舆 台甚大望远镜(VLT)对“双子星”进行了详细观察。VLT包括四个望远镜,每一个 望远镜具有 8.2米的主镜面,此次用到了其间 的两个。

  DART调查团队联合负责人、APL的安迪·里夫金参加 了最新的这次调查,他说:“‘双子星’体系 太小、太远,只能被看作一个光点,但我们可以通过测量 光点的亮度取得 我们需要的数据,这个亮度会跟着 ‘双子星A’旋转和‘双子星B’绕轨旋转而变化。从我们的角度来看,亮度变化指明了‘双子星B’何时从‘双子星A’的前方通过 或隐藏在‘双子星A’的后边 。这些观察将协助 科学家确定‘双子星B’相对‘双子星A’的方位 ,并奉告 DART撞击确实 切时间以让偏移达到最大化。”

  调查小组将从2020年底 到2021年春季再次观察“双子星”,终究 的地上 观测将在航天器向小行星行进 时以及撞击发生后进行。

  组成和结构很要害

  但仅仅借助望远镜还不足以完全了解 “双子星B”。

  DART撞击模仿 工作组负责人、来自APL的安吉拉·斯蒂克说:“虽然 我们正在进行基于地上 的观测,但我们关于 ‘双子星B’的组成成分和结构知之甚少。我们需要想像各种各样的可能性并猜想 它们的成绩。如此一来,在DART撞上‘双子星B’之后,我们就会大致知道测量 成绩。”

  “双子星B”的结构很要害 ,研讨 人员现在 其实不 确定,“双子星B”是固体岩石、懈怠 碎片仍是 更软或更像沙子一样的东西。假如 是终究 一种,那么较软的表面将吸收撞击发生 的大部分力气 ,它就不会像一颗由更坚硬成分构成的小行星那样大幅度地被推进 ,这样就难以达到预期的效果。

  从2014年开始,APL就在与劳伦斯利弗莫尔国家实验室及其他调查团队的成员一同 进行广泛的建模和模仿 测试,以协助 研讨 人员猜想 ,被DART撞击后“双子星B”会发生什么状况 。

  惊鸿一瞥

  此外,研讨 人员将最终能看到“双子星”的“特写”——虽然 只是惊鸿一瞥。这要得益于DART上搭载的“双子星”侦查 和小行星照相机(DRACO)以及方案 发射的立方星——来自意大利航天局的LICIACube。

  “用于作战导航的DRACO是DART上仅有 的机载仪器,主要用作DART的光学导航体系 ,捕捉相关图画 ,协助 航天器抵达方针 。DRACO会将其拍摄的图画 输入到APL开发的小型机动自主实时导航(SMART Nav)算法中,该体系 将在终究 几小时内取得 精确 数据并主动 引导DART撞上“双子星B”。

  鞋盒大小 的LICIACube将于撞击之前发射升空,它将记载 DART撞击方针 后发生 的影响及其结果。这一项目最近通过了开始 设计审查,并已进入开发的下一阶段。

  虽然迄今为止DART的大部分工作都是建模和模仿 ,但航天器的许多零件现已 开始成型。航天器的几个硬件组件——特别是航天器的太阳能电池阵列以及无线电和电源体系 的电子设备已进入制造阶段。此外,研讨 人员还对推进体系 进行了修正 ,DART除了能使用 电力推进体系 完成任务 外,也能依靠小型肼推进器完成其任务 。

  来自APL的DART项目主管 艾德·雷诺兹表明 :“DART只有一次机遇 击中方针 ,各项工作都有必要 到位,以确保其一击即中。”(本报记者 刘 霞)

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