自动防护，给地球加点“稳妥”
“双小行星重定向测验”使命概念图。资料图片
小行星撞地球是小概率事情，但它给地球生物带来的影响却或许是毁灭性的——据猜想，恐龙的灭绝很或许便是由小行星撞地球而引发。此前，人们现已能够测算出小行星的轨迹，能够经过望远镜尽力找出那些或许给地球带来要挟的“危险分子”。现在，人类捍卫地球的才能再进一步：北京时间2022年9月27日，美国“双小行星重定向测验（DART）”使命在间隔地球约1100万公里处，以约6.3千米/秒的速度成功击中“狄迪莫斯（Didymos）”双小行星体系中的子星“狄莫弗斯（Dimorphos）”，这标志着人类第一次行星防护使命完成了最要害、难度最高的碰击动作。
小行星碰击，来自太空的要挟
近地小行星是指轨迹近日点间隔在1.3Au（地理单位，等效日地均匀间隔，约1.496亿千米）之内的小行星。近地小行星在盘绕太阳运转的过程中，遭到木星等大行星引力牵引，存在碰击地球的危险。近地小行星碰击是人类社会面临的一起要挟和长时间应战，一旦千米级尺度的近地小行星碰击地球，不只会带来巨大的碰击灾祸，乃至还会引发气候环境灾变和物种灭绝等严重后果。
根据科学家考证，地球前史上发生了22次不同规划的物种灭绝，至少10次与小行星碰击地球相关。有科学家以为6500万年前，一颗直径10千米的近地小行星碰击北美墨西哥湾区域。巨大的碰击能量，在海底构成一个直径约180千米的陨石坑，许多海底物质被抛射到空中。火热的碰击溅射物引发了全球森林大火，焚烧的灰烬和溅射尘土云进入了平流层，遮挡了大部分太阳光，全球温度骤降，植物光协作用遭到影响，引发了地球气候环境灾变，终究导致了包含恐龙在内，全球70%的物种灭绝。
这次碰击导致操控地球长达1.6亿年的恐龙退出地球舞台，是地球前史上白垩纪完毕和新生代开端的分水岭。也正是这次碰击事情后，体型更小、耗费资源更少的哺乳动物逐渐习惯了恶劣的环境，逐渐走向地球舞台中心，开展出今日高度发达的人类文明。
即便小尺度近地小行星碰击地球也或许引发明显损害—2013年，一颗小行星“突击”了俄罗斯车里雅宾斯克区域，“闯祸”小行星的直径仅约18米，但依然导致了挨近1500人受伤、3000栋房子受损。像这样的近地小行星，在太阳系中有数百万颗，超越99%咱们没有发现。
由此可见，展开行星防护是捍卫人类本身、续存人类文明、捍卫公民生命财产安全的必定要求，也是外太空人类命运一起体的重要表现。
敞开行星防护年代
怎么化解小行星撞地球的危险？这是全球地理学家们重视的焦点。“双小行星重定向测验”使命无疑是近年来最具应战性，也最成功的测验。这一使命由美国行星防护和谐办公室（PDOC）立项支撑，约翰霍普金斯大学使用物理（APL）试验室担任研发，总投资约3.9亿美元，其碰击器发射分量约为610公斤，于北京时间2021年12月24日搭乘猎鹰9号运载火箭发射。
它的方针是经过在深空环境中施行动能碰击小行星试验，测验动能碰击防护小行星的技能，并经过评价碰击后小行星轨迹偏转作用把握小行星的轨迹偏转规则，然后为未来应对近地小行星碰击危险使命规划供给根据。这是人类第一个行星防护验证使命，标志着人类敞开行星防护年代，象征意义严重。
难点有许多。“双小行星重定向测验”使命规划最大的应战之一便是怎么准确评价碰击后小行星的轨迹偏转作用。要知道，小行星主要由岩石和金属等资料构成，一般直径百米级的近地小行星的分量可达百万吨乃至千万吨，而人工碰击器的分量仅有数百公斤至数千公斤，两者分量相差6~7个数量级，尽管碰击速度挨近10千米每秒，但碰击后对小行星的轨迹速度改动量或许乃至缺乏1毫米/秒（mm/s）——以人类现有地理观测才能，还难以在千万公里之外的超远间隔，分辨出毫米/秒量级的轨迹速度改动量。因而怎么准确评价碰击后近地小行星的轨迹偏转作用然后知道小行星的轨迹偏转规则，是动能碰击试验的要害难题。
“双小行星重定向测验”使命经过挑选试验方针为“狄迪莫斯”双小行星体系奇妙地处理了碰击偏转作用评价难题。双小行星体系是太阳系中广泛存在的一种小行星构型，在直径超越300米的小行星中大约15%是双小行星构型或许多小行星构型。在双小行星体系中，子星在主星引力作用下，运转在盘绕主星的轨迹上。毫米/秒量级的碰击速度改动量尽管不能明显改动小行星盘绕太阳运转的轨迹，但足以改动子星相对主星的绕转轨迹，并导致子星相对主星的绕转周期改动。而子星相对主星的周期性运动会改动其反射的太阳光通量，使用望远镜对双小行星体系展开继续观测，就能够丈量双小行星体系亮度的周期性改动，然后准确评价出碰击后双小行星体系的周期改动量。
“狄迪莫斯”双小行星体系中包含两颗小行星，主星“狄迪莫斯”直径约780米，子星“狄莫弗斯”直径约160米，两者间隔约1.2千米，一起运转在盘绕太阳运转的轨迹上。子星“狄莫弗斯”像一台挂钟相同，约每11.9小时盘绕直径约780米的主星运转一圈。“双小行星重定向测验”使命经过“迎头碰击”改动子星相对主星的绕转轨迹，预期使其绕转周期缩短约10分钟。
为了评价碰击作用，詹姆斯·韦布太空望远镜、哈勃太空望远镜、“露西”小行星勘探器和“金石”雷达、ATLAS、甚大望远镜等太空和地上望远镜在碰击前后进行了继续观测监测，并进行全球直播。
望远镜获取的许多名贵的视频和图像资料标明，“双小行星重定向测验”使命碰击器成功击中了方针，碰击试验产生了许多高速溅射物，双小行星体系的亮度瞬间添加10倍以上，在碰击后小行星构成了一条相似彗星“彗尾”的长达上万千米的溅射物“尾巴”，标明碰击试验取得了高度成功，产生了较好的试验作用。继续盯梢监测标明，碰击试验后，双小行星体系的绕转轨迹周期从11小时55分缩短至11小时23分，明显超出了预期方针。
除了展开行星防护试验，“双小行星重定向测验”使命还有其他收成——突破了超长途高速碰击制导操控、非协作方针高精度自主导航、暗微小天体勘探辨认等要害技能，展开了先进离子推动、卷轴式太阳能帆板等许多新技能试验，具有极强的技能牵引性和带动性，将推动深空勘探、空间操作等范畴的可继续开展。
例如，“双小行星重定向测验”使命初次展开了新一代离子推动体系在轨试验。离子推动体系具有极高的功率，比较传统化学推动高出一个数量级，被以为是深空勘探范畴最有出路的推动方法之一。再比方，“双小行星重定向测验”使命还初次在深空环境中展开了柔性卷轴式太阳能帆板试验，可为电推动体系供给足够的动力。这项技能验证的成功将提高小卫星的动力供应才能，极大地提高小卫星探究深空的才能。此外，“双小行星重定向测验”使命还验证了聚光太阳能电池阵列，比传统太阳能电池阵列功率提高3倍，未来或可使得木星等外太阳系行星勘探不再需求核电源供电，然后下降使命本钱等。
碰击成功，人类并非能够无忧无虑
“双小行星重定向测验”使命成功施行动能碰击小行星试验，敞开了人类行星防护征途的第一步，但间隔人类能够成功防护小行星尚有很大间隔。
首要，“双小行星重定向测验”使命是人类精心规划的一次针对已知方针的试验。“狄迪莫斯”双小行星体系此前现已展开了多年观测，其轨迹、巨细、自转等数据,人类现已根本把握。而行星防护实在的场景很或许是面临“突袭”——一颗新发现的、行将碰击地球的小行星。在这种场景下，小行星的轨迹等特性或许并不彻底确知，能否防护成功依然需求打个问号。
其次，“双小行星重定向测验”使命碰击方针“狄莫弗斯”直径仅为160米，其主星直径为780米，方针比较大，那么，关于更小尺度的小行星能否碰击成功尚需求验证。要知道，小行星尺度越小，其亮度越暗弱，碰击难度也越高。但在短时间内，对地球要挟更大的是许多直径20米~50米级近地小行星，其碰击地球频率更高，能否成功碰击还需求进一步验证。
再次，“双小行星重定向测验”使命并没有直接改动小行星相对地球的方位联系，而实践行星防护场景需求偏转小行星相对地球的轨迹，让小行星间隔地球更远。“双小行星重定向测验”选用的偏转子星相对主星绕转轨迹的直接方法，作用与实在防护场景依然有较大不同。
最终，以人类现在科技水平，在10年以及更短的预警时间内，动能碰击技能仅能有用偏转直径几十米级近地小行星的轨迹，对直径百米级近地小行星，动能碰击技能依然难以有用偏转其轨迹。
捍卫地球，依然负重致远。人类依然需求立异开展新式防护手法，对继续牵引等防护手法进行归纳验证。
在捍卫地球的征途中，我国将作出更多奉献。2021年，我国国家航天局局长张克俭在我国航天日上表明：“站在新的前史起点，我国航天将证明施行探月工程四期、行星勘探工程、建造世界月球科研站和近地小行星防护体系，摆开新年代探究九霄的新序章。”2022年，我国国家航天局副局长吴艳华介绍，我国将着手构建近地小行星防护体系，并计划在2025年或许2026年施行一次动能碰击防护小行星试验。这意味着我国近地小行星防护体系现已进入实操阶段。
信任未来，我国必定能够在行星防护范畴有所作为，为构建人类命运一起体、捍卫地球生命安全奉献我国才智、我国计划和我国力量。
来历 光明日报
修改 骆航念
二审 何涛
三审 刘丹
告发/反应
相关文章
黑暗传送门网友科普：二氧化硫什么味？科学解析与日常防护
引言在我们的日常生活中，了解我们所处的环境是非常重要的。其中，二氧化硫作为一种常见的气体，虽然在自然界和工业中都有存在，但其特性和我们与之接触的方式，常常让人感到神秘。那么，二氧化硫到底是什么味的呢？...