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为什么NASA计划撞击小行星?

时间: 2020年04月30日 | 作者: Admin | 来源: 新浪科技
双小行星重定向测试(DART)将一艘宇宙飞船撞击两颗相互环绕小行星中较小的一颗,从地球上很容易测量较小的小行星轨道发生的任何变化……


  

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双小行星重定向测试(DART)将一艘宇宙飞船撞击两颗相互环绕小行星中较小的一颗,从地球上很容易测量较小的小行星轨道发生的任何变化,这将为该小行星是否成功偏离轨道提供一个很好的指示器。


  新浪科技讯 北京时间4月30日消息,据国外媒体报道,4月29日,一颗体积较大的小行星与地球擦肩而过,如果它碰撞地球,将在地面上形成一个10公里直径的大陨坑,并在地球上空蒙上一层灰尘。这颗小行星叫做“1998 OR2”,直径至少1.6公里,虽然它对地球不会构成任何威胁,但是它的近地点仅与地球保持640万公里,此类的小行星被美国宇航局列为“潜在危险天体”,伴随着小行星和地球环绕太阳运行,未来这颗小行星将不断地接近地球。


  1998 OR2是一颗巨大的小行星,但比导致恐龙灭绝的小行星小许多,尽管如此它仍潜在对地球构成威胁。


  事实上,距离地球较近的小行星比人们预想的更多,每年都有几十颗体积较大的小行星在距离地球800万公里范围内碰撞地球,并潜在造成区域性灾难,平均计算,每年都会有一两颗大型太空岩石掠过地球上空,它们体积较大,一旦碰撞地球大陆将造成灾难性事件。


  未来地球极有可能遭受一颗较大小行星碰撞,该小行星至少能摧毁一座城市,或者更糟糕。如果地球人类文明遭受某颗小行星的碰撞威胁,那么制定一个保护地球的计划是非常明智的。这就是为什么美国宇航局计划2021年发射一艘太空飞船,首次测试阻止小行星杀手碰撞地球的策略——在小行星距离地球较远的位置,采用太空飞船撞击小行星,使小行星偏离原先运行轨迹。


  双小行星重定向测试(DART)将一艘宇宙飞船撞击两颗相互环绕小行星中较小的一颗,从地球上很容易测量较小的小行星轨道发生的任何变化,这将为该小行星是否成功偏离轨道提供一个很好的指示器。


  拥挤的太阳系


  阻止“小行星杀手”的第一步是发现它,太阳系确实有成千上万颗小行星,我们希望将它们脱离太阳系,随着时间的推移,我们必须更加密切地观察监测它们,迄今为止,我们已发现2078颗潜在危险的小行星。


  通常太阳系小行星飞行时速接近32000公里,小行星1998 OR2到达近地点时仅与地球相距640万公里,相当于地球和月球之间距离的16倍。虽然当前1998 OR2的近地点距离并不令人担忧,但它将继续沿着自己的轨道环绕太阳运行,其环绕太阳一周需要3.7个地球年,冒险进入火星外侧的小行星带,并在每次环绕太阳运行时都会接近地球。2078年,当小行星1998 OR2再次到达近地点,并且距离地球更近,在距离地球160万公里范围内摇摆不定,几百年之后,天文学家将无法精确计算出1998 OR2的具体位置。


  约翰逊指出,美国宇航局将直径140米以上、进入地球800万公里范围内的天体归类为潜在危险的小行星,800万公里范围取决于地球轨道随时间变化的程度,当然该范围存在一定冗余度,从而确保我们能够捕捉到未来可能碰撞地球的任何天体。预计再过7年,另一颗名为“1990 MU”的大型小行星将到达近地点,距离地球大约480万公里。


  我们不希望地球遭受大型小行星碰撞,我们最重要的任务是找到它们,并对它们的所有信息进行更全面的整理分析,基于这些数据,我们就不会对某些小行星轨道运行感到吃惊。


  1998年,美国国会要求美国宇航局探测确定90%以上直径1公里或者体积更大的潜在危险小行星的特征,7年之后,美国国会再次要求美国宇航局探测确定90%以上直径800米的小行星。


  体积较大的小行星,例如:1998 OR2和1990 MU,如果碰撞地球可能会摧毁地球生命,据估计,直径1千米以上的小行星碰撞地球,会导致整个大陆毁灭,产生的大气尘埃会造成全球性降温,可能导致几年内全球农作物歉收。


  目前,科学家观测发现大约900颗直径超过1千米的近地大型小行星,占近地小行星总数的95%,在未来几个世纪里,基本不会出现小行星碰撞地球。但是一份报告指出,体积较小的小行星仍有可能摧毁地球城市,其总数可能达到2.5万颗,但我们仅探测到其中的30%。


  这些体积较小的小行星一旦碰撞地球,将带来区域性灾难,我们仍将面临大量棘手问题,在黑暗的太空中寻找这些灰色或者黑色的小型太空岩石难度很大。


  即使是直径小于150米的小行星也是非常危险的,有些陨星在空中爆炸的威力相当于核弹,例如:2013年在俄罗斯车里雅斯宾斯克上空爆炸的陨星,一颗22米直径的火球从天而降,碰撞时产生了强烈的冲击波,震碎了住宅房屋玻璃,造成大约1500人受伤,没有人事先预测到该事件。


  使用双小行星重定向测试(DART)策略碰撞小行星


美国亚利桑那大学艾米__美因茨(Amy Mainzer)是小行星探测和防御领域的资深科学家之一,她说:“1998 OR2是一颗巨大的小行星,但比导致恐龙灭绝的小行星小许多,尽管如此它仍潜在对地球构成威胁。”

美国亚利桑那大学艾米__美因茨(Amy Mainzer)是小行星探测和防御领域的资深科学家之一,她说:“1998 OR2是一颗巨大的小行星,但比导致恐龙灭绝的小行星小许多,尽管如此它仍潜在对地球构成威胁。”


  要阻止小行星与地球发生碰撞,最重要的是要有预警时间,地球人类需要几年甚至几十年进行准备工作,这样就可以将最大的小行星推离轨道。


  美国宇航局双小行星重定向测试(DART)任务计划于2021年7月发射,其核心任务是测试一种偏离策略,将一艘重达半吨的航天器撞击一颗正在接近地球的小行星,最终使小行星偏离原有轨道。2022年10月,在距离地球1040万公里的太空区域,一艘冰箱大小的宇宙飞船将接近一颗名为“迪蒂莫斯(Didymos)”的小行星,它的直径大约800米,它有一颗直径150米的卫星小行星。


  小行星“迪蒂莫斯”成为“双小行星重定向测试”的试验目标,该体积大小的小行星一旦碰撞地球,将摧毁一座城市。陆基望远镜能够探测到它围绕体积较大小行星轨道运行时间的变化,从而测量碰撞产生的影响。


  在DART飞船以时速2.5万公里碰撞迪蒂莫斯卫星之前,飞船将释放一个鞋盒大小的相机,该相机能观察记录飞船撞向迪蒂莫斯卫星,并且拍摄卫星碎片,甚至可能拍到碰撞时形成的陨坑。预计此次碰撞可能会使该卫星的轨道周期从12小时缩短7分钟,如果该变化能够持续70秒以上,那么此次任务就是成功的。


  通过改变卫星轨道,我们并未改变迪蒂莫斯的轨道,这是一颗潜在危险的小行星,所以我们并不希望改变它的运行轨道,某些操作很可能将它推向错误的轨道方向。


  由欧洲航天局建造的另一艘飞船“赫拉”将于2026年抵达小行星迪蒂莫斯,该飞船将对撞击后的结果进行详细测量,并测试自主导航技术。


  虽然“动能碰撞器”策略很容易理解,但是许多变量控制着撞击能否成功地使小行星转向,目标天体的成份、硬度、结构、撞击喷射多少物质以及飞船撞击角度都是至关重要的因素。


  “动能撞击器”可能成功地改变类似迪蒂莫斯的小型小行星的轨道方向,但是如何改变小行星1998 OR2呢?如果有这样大体积的小行星与地球发生碰撞,我们需要启动一项规格更大的防御策略,例如在小行星附近引爆一枚核弹,使其表面部分蒸发,并将其推离轨道。如果小行星表面发生核爆炸,可能会出现霰弹枪射击效果,大量的小行星碎片仍会飞向地球。


  目前,科学家正在研制一项太空望远镜计划,致力于寻找危险小行星。他说:“最佳偏转策略既取决于来袭天体,也取决于撞击前我们拥有多少时间,我们必须进行大量的推算和演练。”(叶倾城)