美国宇航局 DART 任务的新结果证实我们可以偏转致命的小行星

如果我们在与地球发生碰撞的过程中发现一颗危险的小行星，我们会怎么做？我们可以安全地使其偏转以防止影响吗？

对我们潜在的行星防御系统进行的第一次真实世界测试的早期结果看起来很有希望。然而，直到现在才发表了第一批科学成果：《自然》杂志上的五篇论文重现了这次撞击，并分析了它如何改变小行星的动量和轨道，还有两项研究调查了撞击产生的碎片。

结论是：“动能撞击器技术是一种可行的技术，可以在必要时保卫地球。”

小小行星可能很危险，但很难发现

我们的太阳系充满了行星形成初期遗留下来的碎片。今天，已知约有31,360 颗小行星在地球附近游荡。

小行星统计数据和不同大小的小行星造成的威胁。图片来源： NASA 的 DART 新闻简报

尽管我们对大多数如果撞击地球可能会毁灭人类的千米大小的大行星都有标签，但大多数较小的行星都未被发现。

就在 10 多年前，一颗 18 米高的小行星在俄罗斯车里雅宾斯克上空的大气层中爆炸。冲击波击碎了数千扇窗户，造成严重破坏，约1,500 人受伤。

一颗像 Dimorphos 这样直径 150 米的小行星不会毁灭文明，但它可能会造成大量人员伤亡和区域性破坏。然而，这些较小的太空岩石更难找到：我们认为到目前为止我们只发现了大约 40%。

假设我们确实在与地球发生碰撞的过程中发现了一颗这种规模的小行星。我们能否将它推向不同的方向，使其远离灾难？

以足够的力量撞击小行星以改变其轨道在理论上是可能的，但实际上可以做到吗？这就是 DART 任务要确定的内容。

具体来说，它测试了“动能撞击器”技术，这是“用快速移动的物体撞击小行星”的一种奇特说法。

小行星 Dimorphos 是一个完美的目标。它绕着它的大表哥 Didymos 运行，完成一个循环需要不到 12 个小时。

DART 航天器的撞击旨在稍微改变这个轨道，稍微减慢它的速度，这样环路就会缩小，估计往返时间缩短了 7 分钟。

为了让 DART 展示动能撞击器技术是一种可能的行星防御工具，它需要证明两件事：它的导航系统可以在高速相遇期间自主操纵和瞄准小行星，并且这种撞击可以改变小行星的轨道。

用北亚利桑那大学的 Cristina Thomas 及其同事的话来说，他们分析了 Dimorphos 轨道因撞击而发生的变化，“DART 已经成功地做到了这两点。”

DART 航天器通过一个名为小型机动自主实时导航 (SMART Nav) 的新系统将自己引导到 Dimorphos 的路径，该系统使用机载摄像头进入一个位置以获得最大的影响。

该系统的更高级版本可以使未来的任务能够在我们无法从地球上很好地成像碎石堆地形的遥远小行星上选择自己的着陆点。这样就省去了先去探路的麻烦！

Dimorphos 本身就是 DART 之前的一颗这样的小行星。由约翰霍普金斯大学的特里克戴利领导的一个团队使用来自任务的高分辨率图像制作了一个详细的形状模型。这可以更好地估计它的质量，提高我们对这些类型的小行星将如何对撞击做出反应的理解。

撞击本身产生了令人难以置信的物质羽流。行星科学研究所的 Jian-Yang Li 及其同事详细描述了喷出的物质如何被撞击掀起并流出长达 1,500 公里的碎片尾巴，这些碎片尾巴可以持续近一个月的时间。

来自彗星的物质流是众所周知的，并且有据可查。它们主要是尘埃和冰，如果它们与地球相遇，则被视为无害的流星雨。

小行星由更坚硬的岩石组成，因此如果我们遇到它们，它们的气流可能会造成更大的危险。记录小行星后碎片痕迹的产生和演变的真实例子是非常令人兴奋的。识别和监测此类小行星流是行星防御工作的一个关键目标，例如我们在科廷大学运营的沙漠火球网络。

那么这次撞击改变了 Dimorphos 的轨道有多大？远远超过预期的数量。不是缩短了 7 分钟，而是缩短了 33 分钟！

这一超出预期的结果表明，Dimorphos 轨道的变化不仅仅是来自 DART 航天器的影响。大部分变化是由于所有飞入太空的弹射物质的反冲效应所致，SETI 研究所的 Ariel Graykowski 及其同事估计其占小行星总质量的 0.3% 至 0.5% 之间。

NASA DART 任务的成功首次证明了我们有能力保护地球免受危险小行星的威胁。

在这个阶段，我们仍然需要相当多的警告才能使用这种动能撞击器技术。我们越早干预小行星的轨道，我们需要做出的改变就越小，以使其远离撞击地球。（要了解这一切是如何工作的，您可以玩一玩 NASA 的NEO Deflection 应用程序。）

但是我们应该吗？如果我们确实需要重定向一颗危险的小行星，那么这是一个需要回答的问题。在改变轨道时，我们必须确保我们不会将它推向一个将来也会影响我们的方向。

然而，我们越来越擅长在小行星到达我们之前对其进行检测。仅在过去几个月里，我们就看到了两个： 2022WJ1 ，它在 11 月影响了加拿大，而Sar2667则在 2 月影响了法国。

随着今年年底智利维拉鲁宾天文台的开放，我们可以期待在未来发现更多。

本文根据知识共享许可从The Conversation重新发布。阅读原文。