DART 任務(wù)動畫。（圖／NASA, John Hopkins APL）

經(jīng)過 10 個月的太空飛行，世界上首次行星防御技術(shù)演示，也就是 NASA 的DART（雙小行星重定向測試），在今天清晨成功撞擊了目標小行星 "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)以百萬計的宇宙天體，比如小行星和彗星，都正圍繞著太陽運行，并經(jīng)常撞向地球。其中大多數(shù)非常小，并不會對地球構(gòu)成什么威脅，但也有些可能會引起科學(xué)家的關(guān)注。

成千上萬顆小行星的軌道（藍色）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 1.93 億千米的范圍內(nèi)運動。

天文學(xué)家認為，如果一個近地天體進入距離地球 740 萬千米的范圍內(nèi)，并且直徑超過 140 米，那么它可以被視作一個威脅。如果這樣大小的天體墜入地球，它有能力摧毀整個城市，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 萬年前，當(dāng)時一顆直徑 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 米的小行星在車里雅賓斯克上空 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 萬美元的損失。

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

根據(jù)監(jiān)測，下一個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，大約有 50 萬分之一的撞擊幾率。

行星防御技術(shù)測試

在此次測試中，DART 的撞擊目標是一對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 " 運行。這兩顆小行星都沒有對地球構(gòu)成威脅。

（圖／NASA, John Hopkins APL）

這項 " 有去無回 " 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），配合一個復(fù)雜的制導(dǎo)、導(dǎo)航和控制系統(tǒng)，它與SMART Nav（小型天體機動自主實時導(dǎo)航）算法協(xié)同工作，讓 DART 能夠識別并區(qū)分兩顆小行星，并將較小的天體作為目標。

DART 航天器在撞擊前 11 秒拍攝的孿小星。DART 的機載 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 千米的太空進入孿小星，以大約每小時 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 在撞擊前對孿小星的最后觀測。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）

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

來自世界各地的科學(xué)家正在使用幾十臺望遠鏡來觀察這個小行星系統(tǒng)。在未來幾周內(nèi)，他們將對產(chǎn)生的噴射物質(zhì)進行定性研究，并精確測量孿小星的軌道變化，從而確定 DART 對小行星偏轉(zhuǎn)的效果。這些結(jié)果也將有助于驗證并改進計算機模型。

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能撞擊對小行星偏轉(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

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

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

根據(jù)計劃，大約四年后，歐洲空間局的赫拉（Hera）項目將對孿大星和孿小星進行詳細調(diào)查，特別關(guān)注 DART 碰撞留下的隕石坑，并對孿小星的質(zhì)量進行更精確的測量。