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美国宇航局的DART任务成功撞击小行星

双小行星重定向测试(飞镖),是NASA的一个太空任务,旨在测试行星对近地天体(neo)的防御能力。上周,它撞上了一颗超过1100万公里(700万英里)的小行星Dimorphos远离地球。这次任务的目的是观察故意将航天器撞向小行星是否是改变小行星轨道的有效方法。

Dimorphos离地球很远,对地球没有威胁。事实上,目前还没有已知的威胁地球的近地天体,但如果将来发现了这样的近地天体,这项技术就可以投入使用。

插图与DART航天器在前景。它看起来像一个金色的立方体,左右各有两块长太阳能电池板。背景中显示的是小行星。

这张图是DART航天器和意大利航天局(ASI)的licicacube在撞击Didymos双星系统之前的照片。图片来源:NASA/约翰·霍普金斯大学,APL/史蒂夫·格里本

该航天器于2021年11月发射。在预定的2022年9月26日,它按计划与Dimorphos相撞。DART以每小时14000英里的惊人速度飞行,击中了目标。直到这次为期10个多月的飞行的最后几个小时,DART的机载传感器才看到这个目标。

詹姆斯·韦伯太空望远镜在碰撞前对撞击地点进行了一次观测,然后在接下来的几个小时内进行了几次观测。韦伯的近红外摄像机捕捉到的图像显示,从撞击中心流出的羽毛状物质呈缕缕状。

在屏幕的右侧显示红色辉光的动画。

这个动画是美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的时间间隔图像,涵盖了美国东部时间9月26日晚7点14分撞击前到撞击后5小时的时间。来自致密核的羽状物质从撞击发生的地方流出。在动画中还可以看到一个快速、极端亮的区域。致谢:科学:NASA、ESA、CSA、Cristina Thomas(北亚利桑那大学)、Ian Wong (NASA- gsfc);约瑟夫·德帕斯夸莱(STScI)

恐龙0,小行星1

美国国家航空航天局估计,每2000年左右,就会有一个足球场大小的流星体撞击地球,并对撞击附近的区域造成重大破坏。但每隔几百万年,就会有一个大到足以威胁地球文明的物体出现。月球、地球和其他行星上的撞击坑就是这些事件的证据。

白垩纪-古近纪灭绝事件就是其中之一。根据国家地理在美国,地球上76%的物种,包括所有非鸟类恐龙,在6600万年前一颗小行星撞击地球时灭绝了。那颗小行星以每小时45000英里的速度撞上了墨西哥海岸附近的水域。

Dimorphos比很久以前撞击地球的灾难性小行星要小得多。导致恐龙灭绝的小行星直径7.5英里,几乎是530英尺长的双形龙的75倍。要击中距离地球数百万英里的这样一个小目标,需要一种新型的导航系统:一种在任务最后关键时刻消除人为错误可能性的导航系统。

向移动的目标投掷飞镖

航天器的自主制导系统,小体机动自主实时导航(SMART Nav),被用来引导DART撞击。智能导航,用MATLAB和c++开发,是DART上的自主算法,它可以做出与航天器导航相关的决策。智能导航是DART上的一组计算算法,它与航天器的其他制导和导航系统一起,独立地发现了Dimorphos,并将航天器直接引导到它身上。

DART依靠SMART导航在没有任何人为干预的情况下指挥飞船。在任务的最后几个小时,这是至关重要的美国国家航空航天局“一个微小的操纵错误可能就会导致撞上双形phos,还是以每小时13000英里的速度从它身边飞驰而过。”

“有了SMART Nav,它不再只是让航天器保持在规定的方向或进行修正机动。它是关于在没有任何人为干预的情况下完成任务的最后四个小时,”马里兰州劳蕾尔市约翰霍普金斯大学应用物理实验室SMART导航团队的制导和导航控制工程师Mark Jensenius说。“这是关于在太空中定位物体,选择正确的小行星,估计轨道修正和飞行中指挥机动,以实现‘击中Dimorphos’的更高级别指令。”

把Dimorphos打飞

根据美国国家航空航天局“DART调查小组将比较DART与Dimorphos的动力学撞击结果与小行星动力学撞击的高度详细的计算机模拟结果。这样做将评估这种减缓方法的有效性,并评估如何最好地将其应用于未来的行星防御场景,以及计算机模拟的准确性以及它们如何反映真实小行星的行为。”

根据《纽约时报》更详细的研究将在几年后进行,届时由欧洲航天局建造的“赫拉”号宇宙飞船将抵达,对这两颗小行星进行近距离观察,特别是DART造成的疤痕。科学家估计应该有一个30英尺到60英尺宽的陨石坑。”

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