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为什么美国宇航局今天故意将航天器撞向小行星

作者:编程老妖
为什么美国宇航局今天故意将航天器撞向小行星

美国宇航局的深空探索机器人通常是为长寿而建造的工程奇迹。位于太阳系远端的航海者号探测器在发射数十年后仍在尽职尽责地运行。派克太阳探测器带着史诗般的隔热罩围绕着太阳跳舞,该隔热罩有望使其运行多年。尽管存在一些问题,但露西目前正在执行一项任务,以访问木星附近的几块太空岩石——预计这一旅程将在未来 12 年内继续进行。

然后你有飞镖。

DART(双小行星重定向测试)并非注定要进行数十年的太阳系科学。该航天器于 2021 年 11 月发射,然后直接撞击一颗小行星。它现在被完全摧毁了——但它的死亡是它存在的目的。 DART 是 NASA 对行星防御系统的试运行,该系统旨在通过将航天器撞击地球来将进入的小行星推离地球。

小行星,大小从冰箱到汽车,与我们的星球相撞的频率比你想象的要多。值得庆幸的是,这些影响通常不会造成太大威胁,因为大部分岩石在地球大气层中燃烧殆尽。但你可能还记得,近 6600 万年前,恐龙被一块名为希克苏鲁伯的巨大太空岩石消灭了。

DART 任务的目标很简单:NASA 想知道我们是否可以撞击小行星,以防止此类灾难也消灭人类。因此,作为原理证明,航天器撞击了一颗名为 Dimorphos 的小行星,该小行星正在围绕较大的小行星 Didymos 运行。

周一,DART 航天器自主导航并与 Dimorphos 相撞,当时这块岩石距离地球约 700 万英里,这是离我们蓝色星球最近的点。目标小行星大约有华盛顿纪念碑那么大,撞击后,DART 背后的团队预计岩石的轨迹和速度会发生轻微变化。

带回家的信息是,它基本上是一个技术演示——一种让 NASA 获得有价值的洞察力的方式,以了解我们有朝一日在与地球碰撞期间如何真正偏转一个可怕的小东西。行星。需要明确的是,这种特殊的漂浮岩石从未对我们的星球构成威胁。但是,如果 DART 成功地使 Dimorphos 脱轨,我们就会知道,有一天我们可能会有一个可行的策略来抵御一颗实际上很危险的小行星。

获得目标:Dimorphos

在我们的太阳系中巡航的是一块大约半英里宽的灰色太空岩石,被称为 Didymos,它通过温和的引力牵引一颗伴生小行星。围绕 Didymos 的第二个较小片段是 DART 的目标:Dimorphos。

DART 背后的科学家选择 Dimorphos 进行测试,因为它围绕 Didymos 的轨道模仿了围绕太阳运行的具有潜在威胁的近地小行星的轨道。小行星被引力束缚在我们的恒星上,这可能导致它们与地球相撞。但是 Dimorphos 的轨道并没有锁定在地球或太阳上,而是锁定在 Didymos 上。这使得它成为 NASA 的完美试验场——他们正试图将 DART 撞到这块小岩石上,看看它如何改变围绕其较大同伴的轨道。

美国宇航局预测,撞击的强度足以将德莫菲斯的轨道周期调整几分钟。更具体地说,计算表明这种效应会使 Dimorphos 更接近 Didymos。

现在撞击已经完成,该机构将开始筛选有关航天器轨迹和最后时刻的数据,以及 Dimorphos 的新行进路线,以查看这些计算是否正确。约翰霍普金斯说:“大多数情况下,我们所做的是将进入物体的速度改变一厘米每秒左右。它不是很快,但如果你前进几秒钟的时间足够长,你可以让它完全错过地球”斯洛文尼亚大学应用物理实验室的任务概述。

这种方法——从小行星上拯救人类的众多想法之一——被称为“动能撞击器偏转”。据该团队称,这是该方法首次用于星际。

美国宇航局行星防御官林德利约翰逊在一份声明中说:“这项技术被认为是减轻潜在危险小行星的技术最成熟的方法。“它将帮助行星防御专家改进小行星动能撞击器计算机模型,并深入了解我们未来如何偏转具有潜在危险的近地物体。” "

它的工作方式非常直观。

快,扔东西!

假设您的伴侣以惊人的速度骑着滑板,正朝着您的狗走去。拯救你的狗的一种(凌乱的)方法是见见你的滑板朋友。当你和你的朋友发生碰撞时,你积累的能量会改变他们的方向并减慢他们的速度。您刚刚成为一个动力缓冲器,旨在让您的滑板伙伴偏离路线并拯救您的狗。

预计 DART 将以类似的方式工作,但它不是试图保护任何犬科动物,它只是试图让滑板手脱轨。这艘宇宙飞船大约有一辆校车那么大,以大约每秒 4.1 英里的速度飞入 Dimorphos。这大约是每小时 14,760 英里(每小时 23,760 公里)。

美国宇航局表示,在撞击时,小行星或小型卫星的轨道速度应该会发生百分之几的变化,这将使轨道周期减慢几分钟。

尽管 Dimorphos 对地球没有威胁,但基于地球的望远镜可以很容易地记录撞击的影响,因为在大约 700 万英里之外,撞击距离足够近,科学家们可以观察到岩石围绕其同伴的轨道的任何变化。这样的观察最终将帮助科学家根据从 DART 原型中检索到的有价值信息改进未来的行星防御武器。

勇敢的宇宙飞船规格

DART 相当简单。这是一个相对便宜的金属盒,带有两个可展开、可扩展的太阳能电池阵列、一个摄像头和一个较小的卫星,或 CubeSat,在撞击前展开。有限数量的工具是有意义的,因为航天器注定要死于自杀任务。

以下是有关 DART 航天器的一些详细信息:

成本:3.08亿美元。

重量:发射时 1,345 磅(610 千克)/撞击时 1,210(550 千克)磅。

盒子尺寸:3.9 x 4.3 x 4.3 英尺(1.2 x 1.3 x 1.3 米)。

太阳能阵列尺寸:每个 27.9 英尺(8.5 米)。

附加仪器:DRACO 相机和 CubeSat。

发动机:离子推进技术/氙气推进器。

虽然 DART 的航天器有效载荷非常小,但课程背后的团队编程非常先进。那是因为勇敢的小飞船在整个任务中自主行动。

直到最后,飞镖

宇宙飞船的工具可能很少,但它们是关键。用于光学导航的 Didymos 侦察和小行星相机 (DRACO) 是一款超高分辨率相机,可测量附近小行星的大小、形状和地质成分。

DART 还有一个金属氧化物半导体和图像处理器,可帮助航天器确定 Dimorphos 的精确位置,并通过连接到机器上的天线将信息实时传输回地球。

此外,DART 配备了一个具有最先进定向编码的导航套件,包括一个星跟踪器,我个人最喜欢的 NASA 工具,以确保它在正确的时刻击中 Dimorphos - 叮,叮:700 万英里(1100 万公里)检查站。在 DART 达到目标前十天,它发射了一颗 CubeSat。虽然 DART 现在只不过是宇宙某处的一堆瓦砾,但这个分支将保留动力学影响的编年史。

尽管直到最后,DART 完成了它的工作。美国宇航局能够在撞击之前、期间和之后详细捕捉碰撞。

“在最后时刻,”约翰霍普金斯概述道,“DART 的 DRACO 相机将通过提供 Dimorphos 表面的高分辨率、科学图像来帮助表征撞击地点。”

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