DART 任務(wù)動(dòng)畫。（圖／NASA, John Hopkins APL）

經(jīng)過 10 個(gè)月的太空飛行，世界上首次行星防御技術(shù)演示，也就是 NASA 的DART（雙小行星重定向測(cè)試），在今天清晨成功撞擊了目標(biāo)小行星 "孿小星"。這也是人類首次嘗試在太空中改變一顆小行星的軌跡。

（視頻／NASA, Johns Hopkins APL）

作為 NASA 整體行星防御戰(zhàn)略的一部分，這次撞擊展示了一種可行的技術(shù)，能夠保護(hù)地球不受直奔地球而來的小行星或彗星的影響。

來自小行星和彗星的威脅

數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的宇宙天體，比如小行星和彗星，都正圍繞著太陽(yáng)運(yùn)行，并經(jīng)常撞向地球。其中大多數(shù)非常小，并不會(huì)對(duì)地球構(gòu)成什么威脅，但也有些可能會(huì)引起科學(xué)家的關(guān)注。

成千上萬(wàn)顆小行星的軌道（藍(lán)色）與行星軌道（白色）彼此相交，其中也包括地球軌道。（圖／NASA, JPL）

近地天體包括小行星和彗星，它們能在距離太陽(yáng) 1.93 億千米的范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)。

天文學(xué)家認(rèn)為，如果一個(gè)近地天體進(jìn)入距離地球 740 萬(wàn)千米的范圍內(nèi)，并且直徑超過 140 米，那么它可以被視作一個(gè)威脅。如果這樣大小的天體墜入地球，它有能力摧毀整個(gè)城市，并造成極端的區(qū)域性破壞。而更大的天體，比如 1 千米甚至更大，則可能產(chǎn)生全球性的影響，甚至造成集群滅絕。

最著名、也最具破壞性的天體撞擊發(fā)生在約 6500 萬(wàn)年前，當(dāng)時(shí)一顆直徑 10 千米的小行星撞向了如今的尤卡坦半島，抹去了地球上絕大多數(shù)動(dòng)植物物種，包括著名的恐龍。

即使是一些更小的天體，也能造成重大的破壞。比如，1908 年，一個(gè)約 50 米的天體在西伯利亞石泉通古斯河上空炸開，將 2100 平方千米范圍里的 8000 多萬(wàn)棵樹夷為平地。

更近一些的 2013 年，一顆直徑只有 20 米的小行星在車?yán)镅刨e斯克上空 32 千米的大氣層中爆裂。它釋放的能量相當(dāng)于 30 顆廣島原子彈，使 1100 多人受傷，造成了 3300 萬(wàn)美元的損失。

NASA 發(fā)現(xiàn)的近地小行星統(tǒng)計(jì)。（圖／The Conversation, source from NASA, JPL）

根據(jù)監(jiān)測(cè)，下一個(gè)有可能撞擊地球的具有相當(dāng)體量的小行星是 2005 ED224。當(dāng)這顆 50 米的小行星在 2023 年 3 月 11 日掠過地球時(shí)，大約有 50 萬(wàn)分之一的撞擊幾率。

行星防御技術(shù)測(cè)試

在此次測(cè)試中，DART 的撞擊目標(biāo)是一對(duì)雙小行星中的一顆超小衛(wèi)星孿小星，它的直徑只有約 160 米，圍繞著一顆寬 780 米的更大的小行星 " 孿大星 " 運(yùn)行。這兩顆小行星都沒有對(duì)地球構(gòu)成威脅。

（圖／NASA, John Hopkins APL）

這項(xiàng) " 有去無(wú)回 " 的任務(wù)是為了證明，目前的技術(shù)有能力成功引導(dǎo)航天器故意與小行星相撞，使它偏離原有的軌道。這種技術(shù)也被稱為動(dòng)能撞擊（kinetic impact）。

航天器的唯一儀器被稱為DRACO（光學(xué)導(dǎo)航的孿大星偵察和小行星相機(jī)），配合一個(gè)復(fù)雜的制導(dǎo)、導(dǎo)航和控制系統(tǒng)，它與SMART Nav（小型天體機(jī)動(dòng)自主實(shí)時(shí)導(dǎo)航）算法協(xié)同工作，讓 DART 能夠識(shí)別并區(qū)分兩顆小行星，并將較小的天體作為目標(biāo)。

DART 航天器在撞擊前 11 秒拍攝的孿小星。DART 的機(jī)載 DRACO 成像儀器從 68 千米的距離上捕捉到了這幅照片。這是最后一張包含完整孿小星的圖片。（圖／NASA, John Hopkins APL）

這些系統(tǒng)引導(dǎo)著重 570 千克的箱形航天器，通過最后 90000 千米的太空進(jìn)入孿小星，以大約每小時(shí) 22530 千米的速度撞向了它，略微減緩了小行星的軌道速度。

DRACO 的最后圖像是由航天器在撞擊前幾秒鐘獲得的，它展示了孿小星表面的特寫細(xì)節(jié)。

小行星衛(wèi)星孿小星的最后一張完整圖像，由 DRACO 成像儀器在撞擊前 2 秒在距離小行星約 12 千米的位置拍攝。這張照片展示了小行星上的一塊，寬 31 米。照片上方為孿小星的北方。（圖／NASA, John Hopkins APL）

DART 在撞擊前對(duì)孿小星的最后觀測(cè)。DRACO 成像儀器在距離小行星約 6 千米處拍攝了這張最后的圖像，此時(shí)距離撞擊只剩 1 秒。DART 的撞擊發(fā)生在向地球傳輸圖像的過程中，導(dǎo)致了不完整的圖像。這張圖片展示了小行星表面的一小塊，寬約 16 米。（圖／NASA, John Hopkins APL）

團(tuán)隊(duì)估計(jì)，此次撞擊將使孿小星的軌道縮短約 1%，縮短的繞行時(shí)間約為 10 分鐘。精確測(cè)量小行星被偏轉(zhuǎn)的程度是全面測(cè)試的主要目的之一。調(diào)查團(tuán)隊(duì)將借助地面望遠(yuǎn)鏡繼續(xù)觀測(cè)孿小星。

來自世界各地的科學(xué)家正在使用幾十臺(tái)望遠(yuǎn)鏡來觀察這個(gè)小行星系統(tǒng)。在未來幾周內(nèi)，他們將對(duì)產(chǎn)生的噴射物質(zhì)進(jìn)行定性研究，并精確測(cè)量孿小星的軌道變化，從而確定 DART 對(duì)小行星偏轉(zhuǎn)的效果。這些結(jié)果也將有助于驗(yàn)證并改進(jìn)計(jì)算機(jī)模型。

在撞擊前 15 天，DART 的立方體衛(wèi)星伴侶 LICIACube（意大利小行星成像輕型立方體衛(wèi)星）從航天器上部署下來，從而捕捉 DART 的撞擊和小行星產(chǎn)生的噴射物質(zhì)云的圖像。LICIACube 的圖像可以提供碰撞效果的視圖，幫助研究人員更好地描述動(dòng)能撞擊對(duì)小行星偏轉(zhuǎn)的效果。這些圖像也將在未來幾周逐步傳輸。

全球合作的努力

對(duì)人類來說，這是一個(gè)相當(dāng)了不起的里程碑。行星防御其實(shí)是一項(xiàng)全球合作的努力，它可能影響到生活在地球上的每一個(gè)人。

現(xiàn)在我們知道，我們有能力精確地瞄準(zhǔn)，甚至撞擊太空中的一個(gè)小天體。只要速度稍有變化，就能對(duì)小行星的行進(jìn)路線產(chǎn)生明顯影響。這也說明，對(duì)小行星撞擊這類自然災(zāi)害，我們有了一種保護(hù)地球的方式，而再也不是束手無(wú)策的狀態(tài)了。

根據(jù)計(jì)劃，大約四年后，歐洲空間局的赫拉（Hera）項(xiàng)目將對(duì)孿大星和孿小星進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，特別關(guān)注 DART 碰撞留下的隕石坑，并對(duì)孿小星的質(zhì)量進(jìn)行更精確的測(cè)量。