科普：如何用防御技术应对“小行星撞地球”

“小行星撞地球”是很多科幻电影中的情节。一旦这种情形在现实中将要发生，人类能否有效应对？美国航天局“双小行星重定向测试(DART)”航天器26日“故意”撞击一颗近地小行星，就是针对类似情形的防御测试。

美国东部时间26日19时14分，美国航天局DART航天器撞击了一个近地双小行星系统中较小的一颗名为“双形态”的小行星，以期改变它的运行轨道。美国航天局表示，这是世界上首次旨在保护地球免受小行星撞击威胁的测试任务。

DART航天器重约570公斤，主体尺寸与一辆小汽车相当，两侧各有一个完全展开后长约8.5米的太阳能电池板，搭载高分辨率摄像机和自动导航系统。它于2021年11月24日从美国加利福尼亚州范登堡太空军基地发射升空，飞行约10个月后到达目标区域附近。

这是一次“有去无回”的测试任务。26日，DART航天器搭载的高分辨率摄像机记录下撞击时的画面。随后画面中断，标志着撞击按计划发生。美国航天局介绍说，DART航天器在撞击发生时的运行速度约为每小时22530公里，被撞击的“双形态”小行星距离地球约1100万公里。

据介绍，此次被撞击的“双形态”小行星是一个近地双小行星系统中体积较小的一颗，直径约160米，它环绕该系统中另一颗名为“双胞胎”的小行星飞行，后者直径约780米。这两颗小行星对地球都没有威胁。

美国航天局表示，DART航天器撞击小行星任务旨在检验一种可行的缓解策略，以保护地球免受小行星或彗星潜在撞击威胁。任务已表明，可以成功通过航天器自主导航与小行星“故意”发生碰撞，使小行星偏离原来轨道，这种技术被称为动能撞击技术。

研究团队将利用地面望远镜观测DART航天器的撞击使“双形态”小行星偏离原轨道的程度。研究人员预计，这次撞击将使“双形态”小行星绕行“双胞胎”小行星的轨道缩短1%，从而使其绕行轨道周期缩短约10分钟。

未来欧洲航天局将发射“赫拉”任务航天器，来深入研究这次撞击对该双小行星系统的影响。“赫拉”将对两颗小行星进行详细观测，特别是观测撞击坑并对被撞击的“双形态”小行星的质量进行精确测量。

美国航天局称，虽然在未来100年内，没有任何已知直径大于140米的小行星有撞击地球的实质性风险，但迄今这类小行星中只有约40%已被探测发现。

动能撞击是目前防御小行星撞击地球的相对简单且技术成熟的方法。利用该技术，人类发射的航天器可以每秒数公里的速度直接撞向有威胁的小行星。

美国航天局表示，DART撞击测试数据将为完善科学计算模型提供数据支撑，这对于“预测和验证动能撞击对行星防御的有效性”至关重要。该机构负责行星防御项目的官员林德利·约翰逊在一份公报中说，DART任务的成功为保护地球免受小行星毁灭性撞击的基本工具箱提供了重要补充。

据介绍，美国航天局还将通过DART撞击测试来检验一系列创新技术，包括航天器自主实时导航算法、新型太阳能电池阵列技术和太阳能离子推进系统等。