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NASA于2021年11月成功发射“双小行星重定向测试”探测器 ， 执行全球首个小行星防御技术验证任务.
2021年11月24日 ， 美国家航空航天局（NASA）成功发射了“双小行星重定向测试”（DART）探测器 ， 将执行全球首个小行星防御技术验证任务 ， 旨在验证利用动能撞击技术偏转小行星轨道的可行性；同时验证诸如深空高精度自主导航定位、先进能源与推进等多项深空探测关键技术 ， 为后续深空探测任务和小行星资源开发利用奠定基础 。
图1 2021年11月24日 ， 搭载了DART的SpaceX“猎鹰”9火箭在加利福尼亚州范登堡天军基地发射 ， 开始了为期10个月旅程 。
一、任务背景
近地天体威胁是一种“可能性极低但后果严重”的灾害 。 美国和欧洲长期开展近地天体防御研究 ， 重点致力于近地小行星防御技术研究 ， 并提出多项任务概念与设想 ， 如NASA的“阿波菲斯探索与减缓平台”“超高速小行星拦截器”“表面和内部科学撞击器” ， 欧洲航天局（ESA）的“堂吉诃德”“近地小行星防护盾”等 。 为进一步加强近地小行星防御技术研究与验证 ， 美欧于2015年提出合作开展“小行星撞击和偏转评估”（AIDA）任务 ， 着重推进近地小行星防御技术的相关验证工作 。
AIDA任务是美欧合作开展的首个国际小行星防御任务 ， 用于支撑行星防御战略规划 ， 开发小行星偏转技术与所需能力 。 该任务由NASA和ESA牵头 ， 约翰·霍普金斯大学应用物理实验室、德国航空航天中心（DLR）和科特迪瓦天文台参与研究 ， 目标天体是双小行星系统“戴迪莫斯”（Didymos）及其卫星“戴莫福斯”（Dimorphos） 。
NASA负责的“双小行星重定向测试”（DART）是AIDA的子任务 ， 将利用小行星撞击器撞击“戴莫福斯” ， 使其偏离运行轨道；再由ESA负责的“赫拉”（Hera）子任务 ， 利用小行星交会探测器观测“戴莫福斯”并测绘其表面撞击坑图像 ， 近距离测量“戴莫福斯”受撞击后的运行轨道变化 ， 获得详细数据 ， 为未来小行星防御技术的开发奠定基础 。
图2 DART探测器将验证利用动能撞击技术偏转小行星轨道的可行性 。
二、任务基本情况
“双小行星重定向测试”（DART）任务是AIDA任务的重要组成部分 ， 也是目前全球唯一进入实际运行的近地小行星防御技术验证任务 。 DART任务成本约3.3亿美元 ， 由约翰·霍普金斯大学应用物理实验室领导 ， 并得到NASA喷气推进实验室、戈达德太空飞行中心和约翰逊太空中心的支持 ， 由NASA行星防御协调办公室资助和管理 。
1.任务目标
DART任务将于2022年9月到达双小行星系统 ， 在机载相机和精细自主导航软件的帮助下 ， DART探测器将以大约6.7km/s的速度撞击“戴莫福斯” ， 利用动能撞击验证小行星偏转技术 。
任务目标是：
在撞击前拍摄“戴迪卫星”的高分辨率图像；
采用精确自主导航与制导 ， 撞击直径160米“戴莫福斯”的中心；
利用立方星观测撞击瞬间的情况 。
2.探测器平台
DART探测器是一个动能撞击器 ， 主要由平台、电源系统、推进系统和导航系统等组成 。 其中 ， 探测器平台重约500kg ， 尺寸约1.2m×1.3m×1.3m；电源系统采用NASA新研制的卷轴式太阳能帆板（ROSA） ， ROSA完全展开时 ， DART探测器长12.5m ， 宽2.4m（图3） 。
图3 ROSA展开后的DART探测器示意图
探测器的主推进系统采用“NASA进化氙气推进器-商用型”（NEXT-C）推力器 ， 该推力器是基于“黎明”号探测器推进系统而开发的下一代系统 ， 由NASA格伦研究中心开发；NEXT-C推力器具有电推功率大、性能强等优点 ， 能在撞击前及时修正探测器的轨道 ， 使其按既定要求飞行；化学推进系统由12个MR-103G肼推力器组成 ， 每个推力器有1N推力 ， 可帮助探测器到达目的地并撞击目标 。
探测器的导航系统由“戴迪莫斯”侦察与光学导航小行星相机（DRACO） ， 以及采用“小天体机动自主实时导航”（SMART Nav）算法的导航软件组成 ， 可使探测器自主飞行到“戴迪莫斯”双小行星系统 ， 通过精确制导实现对“戴莫福斯”的撞击 。 DRACO也是探测器携带的唯一科学有效载荷 ， 是一款孔径208mm、视场0.29°的窄角望远镜 ， 其是基于“新地平线”探测器的高分辨率成像仪研制的 ， 用于支持探测器的导航和定位 ， 测量“戴莫福斯”的大小和形状 ， 并确定撞击地点和地质背景 。
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