NASA“雙小行星重定向測試”DART任務(wù)航天器9月26日將撞向小行星Dimorphos
（神秘的雙小試地球uux.cn）據(jù)cnBeta：美國宇航局（NASA）的“雙小行星重定向測試”（DART）任務(wù)的挑戰(zhàn)性目標(biāo)是在9月26日將其航天器撞向一顆小行星。它的行星向測向小行星目標(biāo)是Dimorphos，一顆圍繞著一個(gè)名為Didymos的重定較大小行星運(yùn)行的小衛(wèi)星。盡管這顆小行星對(duì)地球不構(gòu)成威脅，天器但這次任務(wù)將測試技術(shù)，月日這些技術(shù)可用于保護(hù)我們的將撞星球，以應(yīng)對(duì)未來可能發(fā)現(xiàn)的雙小試潛在小行星或彗星危險(xiǎn)。
位于馬里蘭州勞雷爾的行星向測向小行星約翰霍普金斯應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室（APL）為NASA設(shè)計(jì)并領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)雄心勃勃的任務(wù)。然而，重定與許多任務(wù)一樣，天器這項(xiàng)工作需要NASA各中心的月日專業(yè)知識(shí)。在該機(jī)構(gòu)位于加利福尼亞州帕薩迪納的將撞噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）的情況下，這些專業(yè)知識(shí)用于導(dǎo)航、雙小試小行星科學(xué)、行星向測向小行星目標(biāo)的重定精確定位，以及地球到航天器的通信。
“像我們與APL的戰(zhàn)略伙伴關(guān)系是先進(jìn)空間任務(wù)發(fā)展的命脈，”JPL主任Laurie Leshin說。“我們與APL合作的歷史可以追溯到旅行者號(hào)，并延伸到未來，如 Europa Clipper任務(wù)。我們一起做的工作使我們所有人--以及我們的任務(wù)--變得更好。我們很自豪能夠支持DART任務(wù)和團(tuán)隊(duì)。”
DART航天器于2021年11月23日發(fā)射，大約1320磅（約600公斤），當(dāng)它撞擊直徑僅為525英尺（160米）的Dimorphos時(shí)，將位于距離地球680萬英里（約1100萬公里）的地方。更具挑戰(zhàn)性的是，航天器將以每秒約4英里（6.1公里）的速度接近這塊太空巖石，也就是每小時(shí)約14000英里（22530公里）。Dimorphos每隔11.9小時(shí)繞著直徑約為半英里（780米）的Didymos運(yùn)行一次。
JPL的導(dǎo)航部門在使航天器準(zhǔn)確到達(dá)遙遠(yuǎn)的地點(diǎn)方面相當(dāng)有經(jīng)驗(yàn)（例如：卡西尼號(hào)到土星，朱諾號(hào)到木星，毅力號(hào)到火星）。每個(gè)任務(wù)都會(huì)帶來其獨(dú)特的挑戰(zhàn)，而DART就有很多。
“這是一項(xiàng)困難的工作，”JPL的Julie Bellerose說，她領(lǐng)導(dǎo)DART航天器的導(dǎo)航團(tuán)隊(duì)。“導(dǎo)航團(tuán)隊(duì)工作的很大一部分是在撞擊前24小時(shí)讓DART進(jìn)入一個(gè)9英里寬（15公里寬）的空間盒子。”Bellerose說，在那個(gè)時(shí)候，任務(wù)的最后一次軌跡修正機(jī)動(dòng)（發(fā)射推進(jìn)器以改變飛行方向）將由任務(wù)控制人員在地球上執(zhí)行。從那時(shí)起，一切都取決于DART。
在其單程旅程的最后幾個(gè)小時(shí)里，DART將使用由APL創(chuàng)建的自主機(jī)載導(dǎo)航儀來保持航線。SMART Nav，即小體機(jī)動(dòng)自主實(shí)時(shí)導(dǎo)航，從DART的DRACO（Didymos Reconnaissance and Asteroid Camera for Optical navigation）高分辨率相機(jī)中收集和處理Didymos和Dimorphos的圖像，然后使用一套計(jì)算算法來確定在撞擊前的最后四個(gè)小時(shí)需要做什么機(jī)動(dòng)。
與DART團(tuán)隊(duì)一起，另一組JPL導(dǎo)航員正在計(jì)算和規(guī)劃DART航天器同伴的軌跡。意大利航天局（ASI）的輕型意大利小行星成像立方體衛(wèi)星，或LICIACube，它的重要任務(wù)是對(duì)DART對(duì)Dimorphos的撞擊效果進(jìn)行成像。這個(gè)烤面包機(jī)大小的航天器于9月11日與DART斷開連接--正好是DART計(jì)劃撞擊小行星月球Dimorphos的15天之前--在JPL團(tuán)隊(duì)的協(xié)助下，自己在行星際空間中航行。
JPL的LICIACube導(dǎo)航負(fù)責(zé)人Dan Lubey說：“我們正在與ASI合作，使LICIACube在DART撞擊后2至3分鐘內(nèi)到達(dá)Dimorphos的25至50英里（40至80公里）范圍內(nèi)--足夠近，以獲得撞擊和噴出物羽流的良好圖像，但不會(huì)近到LICIACube可能被噴出物擊中。”
雖然不是DART任務(wù)成功的必要條件，但這顆小衛(wèi)星的兩臺(tái)光學(xué)相機(jī)LEIA（LICIACube Explorer Imaging for Asteroid）和LUKE（LICIACube Unit Key Explorer）將提供的撞擊前和撞擊后的圖像可以使科學(xué)界在研究近地天體方面受益，并有助于解釋DART的結(jié)果。
時(shí)間和空間
JPL的近地天體研究中心（CNEOS）是NASA行星防御協(xié)調(diào)辦公室（PDCO）的一個(gè)組成部分，其任務(wù)不僅是確定Didymos在太空中16英里（25公里）內(nèi)的位置，而且還要確定Dimorphos何時(shí)能從DART的接近方向看到--并能進(jìn)入。
與其他機(jī)構(gòu)的研究人員一起，CNEOS的成員將研究由撞擊噴出的巖石和碎石（破碎的巖石和灰塵），以及新形成的撞擊坑和Dimorphos在其母小行星周圍軌道上的運(yùn)動(dòng)。在JPL的Steve Chesley領(lǐng)導(dǎo)下，他們不僅將檢查來自DART和LICIACube的數(shù)據(jù)和圖像，還將檢查來自太空和地面望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)。
科學(xué)家們認(rèn)為，這次撞擊應(yīng)該使小衛(wèi)星圍繞大小行星的軌道周期縮短數(shù)分鐘。這個(gè)時(shí)間長度應(yīng)該足以讓地球上的望遠(yuǎn)鏡觀察和測量這些影響。它也應(yīng)該足以讓這次試驗(yàn)證明動(dòng)能撞擊技術(shù)--撞擊小行星以調(diào)整其速度，從而調(diào)整其路徑--事實(shí)上可以保護(hù)地球免受小行星的撞擊。
在這些基于地球的望遠(yuǎn)鏡中，重要的貢獻(xiàn)者包括NASA的深空網(wǎng)絡(luò)，即JPL管理的巨型射電望遠(yuǎn)鏡天線陣列。在JPL科學(xué)家Shantanu Naidu的領(lǐng)導(dǎo)下，位于加利福尼亞州巴斯托附近的深空網(wǎng)絡(luò)Goldstone綜合體的深空站14號(hào)巨大的70米（230英尺）天線，將在撞擊后約11小時(shí)開始觀測天體碰撞的后果，當(dāng)時(shí)地球的旋轉(zhuǎn)將Didymos和Dimorphos帶入Goldstone的視野。從這兩顆太空巖石上反彈出來的回波數(shù)據(jù)應(yīng)該有助于確定小衛(wèi)星的軌道發(fā)生了什么變化，甚至可能提供一些粗略的分辨率雷達(dá)圖像。
當(dāng)然，無線電科學(xué)只是深空網(wǎng)絡(luò)作用的一部分。導(dǎo)航小組也依賴于它，因?yàn)樵摼W(wǎng)絡(luò)是美國宇航局自1963年以來與月球和其他地方的航天器進(jìn)行通信的手段。
相關(guān)：NASA即將讓一艘航天器撞向一顆小行星
（神秘的地球uux.cn）據(jù)cnBeta：Dimorphos是一塊離地球很遠(yuǎn)的太空巖石，我們?nèi)祟惿踔敛恢浪L什么樣子--而在周一，NASA將要用一艘航天器將它撞碎。雙重小行星重定向測試(DART)在撞擊小行星時(shí)將以超過14000英里的時(shí)速飛行，這將是有史以來最金屬的科學(xué)實(shí)驗(yàn)之一。
DART是美國宇航局想看看其是否能改變小行星在太空中的運(yùn)動(dòng)的一個(gè)項(xiàng)目。它被稱為世界上第一個(gè)“行星防御測試任務(wù)”。
無論是Dimorphos還是其較大的同伴Didymos都不會(huì)對(duì)地球構(gòu)成任何威脅。事實(shí)上，目前還沒有發(fā)現(xiàn)任何對(duì)我們星球構(gòu)成直接威脅的小行星。這兩個(gè)只是很好的目標(biāo)練習(xí)。Dimorphos和Didymos是一個(gè)雙小行星系統(tǒng)，Dimorphos是Didymos的“小衛(wèi)星”。當(dāng)這個(gè)小衛(wèi)星繞著大小行星運(yùn)行時(shí)，它在大小行星和地球之間穿行。這意味著世界上和世界外的望遠(yuǎn)鏡都可以監(jiān)測這個(gè)系統(tǒng)，并且還能相對(duì)快速地看到撞擊對(duì)Dimorphos的速度和軌跡的影響。
撞擊后不久，地球上每個(gè)大陸上的望遠(yuǎn)鏡都將聚焦于該系統(tǒng)以觀察其后果。在地球之外，詹姆斯-韋伯太空望遠(yuǎn)鏡、哈勃甚至是小行星上的Lucy飛船都將把它們的目光投向這個(gè)小行星系統(tǒng)，以此來看看當(dāng)一塊石頭遇到一個(gè)堅(jiān)硬的航天器時(shí)會(huì)發(fā)生什么。
玩轉(zhuǎn)行星防御
研究人員稱，這次撞擊預(yù)計(jì)會(huì)將Dimorphos的速度改變幾分之一，使其完成軌道的時(shí)間改變幾分鐘。這可能看起來不多，但對(duì)于行星防御科學(xué)家來說，這幾分鐘是非常重要的。NASA防御官員Lindley Johnson在任務(wù)開始前的新聞發(fā)布會(huì)上說道：“這次演示對(duì)我們?cè)诘厍蛏系奈磥順O為重要。”
Johnson稱，這一歷史時(shí)刻是獨(dú)一無二的，這是人類第一次既了解小行星構(gòu)成的威脅又實(shí)際擁有技術(shù)來做一些事情。如果我們真的探測到一塊巨大的石頭向地球飛來，那么有一個(gè)或兩個(gè)計(jì)劃來阻止這塊石頭無疑是件好事。
“DART正在展示我們所謂的動(dòng)能撞擊技術(shù)以改變小行星在空間的速度，進(jìn)而改變其軌道，”Johnson說道。
行星防御工具箱中還有其他選擇，包括“重力牽引器”--一個(gè)可以飛到小行星旁邊的航天器，然后輕輕地把它拉到一個(gè)更安全的路徑。還有一種可能性是向小行星發(fā)射離子束，這需要持續(xù)很長時(shí)間，然后將其推到不同的軌道上。DART正在首先嘗試一種更直接的方法，即全速撞向它。
為撞擊做準(zhǔn)備
在其最后的接近過程中，DART將自己駕駛。約翰-霍普金斯應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室的DART任務(wù)系統(tǒng)工程師Elena Adams在一次新聞發(fā)布會(huì)上說，將有約44人在控制室觀察遙測和數(shù)據(jù)，但在撞擊前約4小時(shí)開始航天器必須做一切事情。它身上有一個(gè)智能導(dǎo)航系統(tǒng)，正在引導(dǎo)它前往Didymos/Dimorphos系統(tǒng)。它在今年夏天早些時(shí)候發(fā)現(xiàn)了Didymos，但直到撞擊前約一小時(shí)它才能夠看到實(shí)際目標(biāo)Dimorphos。
當(dāng)它發(fā)現(xiàn)Dimorphos時(shí)，這個(gè)163米寬的小行星將只顯示為一個(gè)像素。這將足以讓導(dǎo)航系統(tǒng)開始追蹤巖石本身，而不是其伴生小行星。Adams稱，在撞擊前兩分半鐘，將航天器帶到該點(diǎn)的導(dǎo)航系統(tǒng)將關(guān)閉。“我們只是要把相機(jī)對(duì)準(zhǔn)，拍下我們將首次看到的這顆小行星的最驚人的照片，”他說道。
由于這是一次千載難逢的經(jīng)歷，該團(tuán)隊(duì)將詳細(xì)記錄這次碰撞。
除了太空和地球上的觀測站將進(jìn)行觀察外，DART自己的相機(jī)將在最后一刻之前發(fā)回圖像并將其傳回地球以便人們能看到任務(wù)達(dá)到其戲劇性的結(jié)論。
此外，一個(gè)小型的配套航天器將記錄太空中的行動(dòng)。意大利的LICIACube（用于成像小行星的輕型意大利CubeSat）與DART一起發(fā)射并在9月11日與較大的航天器分離。它正在跟蹤它的同伴并將記錄實(shí)驗(yàn)的后果，它將在撞擊后約三分鐘內(nèi)飛過Dimorphos。另外它還將有機(jī)會(huì)看到Dimorphos的另一面，而大型航天器將永遠(yuǎn)無法看到這一面。
接下來將發(fā)生什么？
“這項(xiàng)任務(wù)有兩個(gè)部分。第一部分是撞擊小行星，下一部分是實(shí)際測量之后發(fā)生的事情，”Admas說道。該團(tuán)隊(duì)預(yù)計(jì)小行星在碰撞后會(huì)跑得更快并將隨著時(shí)間的推移對(duì)其進(jìn)行跟蹤。
“這就像你掉了你的手表并摔壞了它。它不會(huì)保持一定的時(shí)間，”DART的項(xiàng)目科學(xué)家Tom Statler說道，“你可能不會(huì)馬上注意到它，但是在接下來的幾周、幾天和幾周內(nèi)你會(huì)注意到你的手表在快速運(yùn)轉(zhuǎn)--我們會(huì)注意到雙子小行星系統(tǒng)在快速運(yùn)轉(zhuǎn)。”
雖然Statler和其他研究人員對(duì)撞擊后可能發(fā)生的情況有一個(gè)很好的想法，但這次測試的一個(gè)重要原因是，我們不知道當(dāng)我們撞上小行星時(shí)到底會(huì)發(fā)生什么。有關(guān)小行星對(duì)撞擊的反應(yīng)的信息可以幫助校準(zhǔn)未來的測試并最終告知我們?nèi)绾谓咏粋€(gè)有威脅的小行星。
“作為一名科學(xué)家，我完全希望能從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中獲得驚喜，”Statler說道，“盡管作為一個(gè)行星保衛(wèi)者，我不希望太驚訝。”
如何收看NASA的DART任務(wù)
NASA將于美東部時(shí)間9月26日周一下午6點(diǎn)開始報(bào)道DART的撞擊。預(yù)計(jì)碰撞將在美東時(shí)間7點(diǎn)14分發(fā)生。人們可以在NASA的網(wǎng)站或YouTube頻道上收看現(xiàn)場報(bào)道或在Facebook和Twitter上關(guān)注。
相關(guān)：NASA DART任務(wù)在完成高速自毀式碰撞前拍下地球罕見圖像



（神秘的地球uux.cn）據(jù)cnBeta：NASA的DART任務(wù)在地球進(jìn)行砸向小行星月球的致命旅程之前拍攝了罕見的圖像。DART任務(wù)使用了一個(gè)撞擊器航天器和一個(gè)由意大利航天局開發(fā)的偵察衛(wèi)星，后者將把任務(wù)的照片發(fā)回地球。
作為明天撞擊的試運(yùn)行的一部分，監(jiān)測立方體衛(wèi)星從約1100萬公里的距離傳回了一張罕見的地球圖像。
DART任務(wù)和CubeSat是在去年年底由SpaceX的獵鷹9號(hào)火箭發(fā)射，竟日的活動(dòng)將使NASA在小行星經(jīng)過未來幾十年最接近地球的時(shí)候有難得的機(jī)會(huì)來測試這個(gè)系統(tǒng)。據(jù)悉，其撞擊器航天器和衛(wèi)星是一起發(fā)射，本月早些時(shí)候，當(dāng)這對(duì)航天器到達(dá)目的地時(shí)，成像航天器跟撞擊器分離。
成像航天器被命名為LICIACube，它有兩個(gè)光學(xué)相機(jī)。這些將捕捉到小行星的表面，更重要的是，會(huì)記錄下撞擊器航天器與小行星系統(tǒng)的衛(wèi)星的碰撞。
據(jù)NASA介紹稱，目標(biāo)小行星系統(tǒng)被稱為Didymos小行星系統(tǒng)，其特點(diǎn)是主小行星Didymos和其衛(wèi)星小行星Dimorphos。該機(jī)構(gòu)的估計(jì)表明，小行星的小行星重達(dá)50億公斤，而撞擊的航天器在撞擊時(shí)將重達(dá)570公斤左右。
在撞擊事件之前，這兩臺(tái)相機(jī)都在本周早些時(shí)候進(jìn)行了測試，其中一臺(tái)捕捉到了地球的圖像，另一臺(tái)捕捉到了昴宿星團(tuán)的圖像。
NASA將通過確定小衛(wèi)星圍繞主小行星的軌道是否發(fā)生變化來評(píng)估這次任務(wù)是否成功。該機(jī)構(gòu)將通過位于地球上的望遠(yuǎn)鏡觀察這顆小行星，這也是選擇9月下旬作為撞擊日期的一個(gè)關(guān)鍵原因，因?yàn)榈厍蚝托⌒行窍到y(tǒng)之間的距離較小，有助于望遠(yuǎn)鏡成像。
在撞擊前四小時(shí)，航天器將變得完全自主，而地面控制人員將保留手動(dòng)指揮的能力。自主性是至關(guān)重要的，因?yàn)楦教炱鳒贤ǖ臅r(shí)間滯后，另外在撞擊時(shí)它將以每小時(shí)14,000英里的速度飛行，這使得手動(dòng)控制它變得非常棘手。
撞擊航天器使用12個(gè)肼類推進(jìn)器進(jìn)行推進(jìn)，NASA負(fù)責(zé)DART任務(wù)的系統(tǒng)工程師Elena Adams女士在一次媒體電話會(huì)議上介紹道：“撞擊前三分鐘，撞擊前兩分鐘，它的大小是42個(gè)像素，你的移動(dòng)速度非常快，在這一點(diǎn)上，你不能發(fā)送任何指令。所以你的系統(tǒng)必須非常非常精確地控制航天器，除了望遠(yuǎn)鏡本身之外，我們從航天器上所有不同的傳感器獲取什么信息。”
在撞擊前一小時(shí)，航天器將重新定位到Dimorphus而非Didymos，小衛(wèi)星將只在相機(jī)上作為一個(gè)小像素可見。每張圖片有兩秒半的延遲，38秒的旅行時(shí)間和長達(dá)8秒的處理時(shí)間--意味著地面上收到的圖片大概會(huì)晚45秒。
這項(xiàng)任務(wù)還將讓NASA分析小行星的表面并確定不同的表面類型如何應(yīng)對(duì)撞擊。并非所有的小行星表面都是固體，因?yàn)榈兔芏韧顾鼈兙哂辛黧w般的感覺。
在發(fā)射航天器之前，NASA在地面上進(jìn)行了廣泛的測試，通過利用木星的衛(wèi)星來模仿小行星系統(tǒng)來訓(xùn)練航天器的導(dǎo)航系統(tǒng)。為這個(gè)系統(tǒng)提供動(dòng)力的算法類似于導(dǎo)彈中使用的算法。該機(jī)構(gòu)還將把DART實(shí)驗(yàn)中的動(dòng)能撞擊效果跟它在地面上的模擬結(jié)果進(jìn)行比較以檢查其物理學(xué)的正確性。
NASA將在美東部時(shí)間9月26日下午6點(diǎn)開始對(duì)DART任務(wù)進(jìn)行報(bào)道，撞擊的目標(biāo)時(shí)間為晚上7點(diǎn)14分。