為拯救地球 NASA測試衛星撞小行星(圖)

2021-11-18 20:58 作者: 成容
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NASA
美國宇航局(NASA)(圖片來源: 公用領域/pixabay)

【看中國2021年11月18日訊】(看中國記者成容編譯報導)在11月晚些時候,裡夫金(Andy Rivkin)領導的美國宇航局(NASA)團隊計畫發射一顆衛星,瞄準700萬英里外的一顆小行星,以證明地球人可以通過先射擊,在避免小行星撞擊地球中拯救自己。

據《福布斯》(Forbes)雜誌報導,美國宇航局的雙行星重定向測試(DART)任務的發射窗口將在下週開啟。DART是一項實驗,看看通過將航天器直接撞向小行星,是否能使小行星偏離其軌道。如果在足夠遠的地方被攔截和撞擊,即使是小行星路徑的輕微改變也可能讓它錯過地球,避免潛在的災難性撞擊。

裡夫金強調說:「我們不知道有什幺小行星要來撞擊地球。」他說,DART是審查小行星碰撞問題的多管齊下的努力的一部分。「小行星撞擊確實是人類唯一可以提前幾年或幾十年看到的自然災害,並且可以為此採取任何措施。」

NASA稱DART為其「首個行星防禦測試任務」(First Planetary Defense Test Mission)。裡夫金是約翰斯-霍普金斯大學(Johns Hopkins University)應用物理實驗室(APL)的DART調查小組負責人,該實驗室正在為美國宇航局進行這項實驗。

在對進入的小行星採取邊打邊防的雙管齊下方法的同時,美國宇航局正在通過其設在加州的噴氣推進實驗室(Jet Propulsion Laboratory)的近地天體研究中心(Center for Near-Earth Object Studies),通過望遠鏡和其它手段對小行星進行主動監測。

雖然小行星監測代表了一種類似於颶風警報的民防反應,但DART將測試我們主動出擊的能力,而不訴諸於擬議中的使用空間核裝置,在有威脅的物體附近引爆,通過衝擊波使其部分蒸發和偏移。

DART可以比作美國在過去幾十年中開發的高速「命中搗毀」動能導彈攔截器,包括洛克希德-馬丁公司的PAC-3導彈分段增強型攔截器(Missile Segment Enhancement,MSE),該攔截器在11月早些時候,為陸軍綜合防空和導彈防禦作戰指揮系統進行的測試中,成功對付了戰術彈道導彈。

與導彈攔截器測試一樣,DART任務涉及目標。兩顆鮮為人知的小行星:迪迪莫斯(Didymos)和迪莫弗斯(Dimorphos),正以一對雙星的形式共同圍繞太陽運行,距離地球約700萬英里。這對小行星沒有與地球發生碰撞,但它們是很好的測試目標。

較大的小行星,迪迪莫斯,直徑為0.48英里,而直徑為525英尺的迪莫弗斯,是較小的小行星,以類似月亮繞地球的方式圍繞迪迪莫斯運行。DART航天器將以迪莫弗斯為目標。如果一切順利,航天器將幾乎正面撞擊迪莫弗斯,將它對迪迪莫斯的「月球繞」運行時間縮短數分鐘。

裡夫金解釋說:「我們的目標不是試圖驅散或拆散該物體,而是利用進入的航天器的動量,把它加到我們擔心的小行星的動量上,並利用它來轉移其軌道。

「我們以雙小行星系統為目標的原因是,地球正以大約每秒20英里的速度圍繞太陽運動。我們所擔心的小行星,以大約每秒20英里的速度繞太陽運行。因為我們想保持任何小行星的完整,如果我們認為我們需要移動它,我們能給它的推動力就只有這麼大。你不想讓它的速度變化超過每秒幾分之一英吋。這是一個很難[實現]的測量。」

DART航天器看起來像一個中型衛星,配有熟悉的太陽能板翼。它的箱形主匯流排(機身)在發射時的總質量約為1,350磅。匯流排的尺寸為3.9英尺×4英尺×4.3英尺,在展開太陽能電池板後,該飛行器的寬度為59英尺。

DART將從範登堡太空基地(Vandenberg Space Force Base)用SpaceX的獵鷹9號運載火箭(SpaceX Falcon 9)發射。與獵鷹分離後,其推進力將由美國宇航局的進化型氙氣推進器(NEXT-C)離子引擎提供。

DART的有效載荷由兩個相對簡單的元素組成;用於光學導航的迪迪莫斯偵察和小行星照相機(DRACO)是一個窄角望遠鏡,是航天器撞擊小行星的導航手段,就像導彈上的一個光學瞄準感測器。除了瞄準之外,DRACO還將在動能撞擊之前將圖像實時傳回地球。它還將在砸向迪莫弗斯之前,用高解析度的圖像幫助描述它的撞擊地點。

第二個元素是一個被稱為LICIA的小型立方體衛星。LICIA是用於小行星成像的輕質義大利立方體衛星,由義大利太空總署(Agenzia Spaziale Italiana)建造。LICIA大約有一個麥片盒那麼大,它將在撞擊迪莫弗斯前10天與DART分離,並留在附近,捕捉撞擊的圖像、碎片雲,並可能瞥見撞擊坑。該航天器的展開式太陽能陣列,將在其消亡前為其有效載荷、航空電子設備和天線提供動力。

假設DART確實擊中了靶心,這對小行星仍將保持在相同的赤道中心軌道上,只是迪莫弗斯與迪迪莫斯的軌道關係將發生變化。因為它們離得很遠,所以沒有碎片或空間垃圾擾亂在高地球軌道或低地球軌道飛行的衛星、國際空間站和其它系統的風險。

美國宇航局和應用物理實驗室,將通過觀察這對雙星,來知道他們是否成功地調整了迪莫弗斯的軌道。從地球上看,迪莫弗斯每隔12小時就會阻擋來自迪迪莫斯的光線,本質上就像我們的月球與太陽相交一樣使其黯然失色。

裡夫金說:「我們只看到它們是一個單一的光點。但是我們可以測量這個光點的亮度。當[迪莫弗斯]在[迪迪莫斯]前面和後面移動時,亮度會發生變化。在我們的撞擊之後,我們將進行同樣的觀察,看看[亮度]的變化頻率,比如說從11小時55分鐘到11小時45分鐘,37分鐘或其他什麼。然後我們可以計算出我們對迪莫弗斯軌道的改變有多大。

應用物理實驗室預計,DART將在明年秋天進行運轉並撞上迪莫弗斯。在將其數據送回地球之後,LICIA立方體衛星可能會在宇宙中漂移,因為它的燃料用完了,義大利的航天局會將其關閉。與DRACO一起,它應該為科學家提供小行星地形的一些細節,增加他們對此類天體輪廓的理解。

DART襲擊目標的機率有多大?

裡夫金說:「我們認為,我們的機率是非常大的,就像我們登陸火星時一樣,總有一個小概率的災難性事件發生。有一位從事該項目工作的工程師曾經問我們,‘如果我們出現了,而[迪莫弗斯]是甜甜圈形狀,我們把甜甜圈打成洞,會發生什麼?’我們說,如果發生這種情況,我們會給你一個獎勵。」

一次成功的DART任務也提出了一個問題:美國宇航局何時會啟動行星防禦系統,並向一個有威脅的來襲小行星發射衛星?

裡夫金承認說:「這是一個政策問題。如果某個東西有百分之一的機會撞擊地球,這是否足以讓我們採取行動?如果你要等待的機會是50-50,那可能就有點晚了。」

裡夫金說,一般認為,在潛在的地球撞擊前約20至30年的準備時間是發射DART、撞擊天體並改變其軌道的好時機,所以我們最好不要放鬆警惕。

来源:看中國

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