主动防御！人类航天器首次深空奔袭撞击小行星

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2022 年 9 月 27 日早上 7 点 14 分，已经在太空中长途奔袭 308 天的航天器“飞镖”（DART ，双小行星改道测试航天器）顺利撞上一颗小行星。在激起大量尘埃物质的同时，也将对小行星的轨道造成一定影响，这是人类首次进行主动防御小行星的实验。

DART撞击任务艺术效果图。图片来源：NASA
这次任务到底是怎么回事？有什么意义？请看下文对五大问题的详解。
问题一：为什么要研究主动防御？
小行星是人类航天和天文界的超级“网红” ，无论是专业机构还是业余爱好者，都发现了大量的小行星。国际天文联合会 IAU 经常以发现者、名人和机构来命名小行星，它们也因此频繁登上新闻头条。
小行星实在太多了，按照 NASA 实时更新的数据，截至 9 月 27 日，人类已经追踪到了 1113527 颗小行星。体积较小、尚未被发现的小行星，势必远远超过这个数字。
这些小行星里，有一些似乎对地球不那么“友好” ，因为它们的轨道与地球轨道有交叉，这就意味着二者有可能碰撞。随着人类观测技术的提升，发现的近地小行星数量在迅速攀升，如今已经近 30000 颗，且超过 900 颗是千米级别的大家伙，足以对地球生命造成致命威胁。

被发现的近地小行星的数量也在迅速增加。图片来源：NASA
仅以 2013 年著名的“俄罗斯车里雅宾斯克小行星事件”为例，一颗直径仅 15-17 米的小行星冲进地球，就在一个人口稀少的城市造成了 1491 人伤亡。而一颗千米级别的小行星，撞击能量就能远超地球上所有核武器加起来的威力。更不用提生物学界讨论许久的恐龙灭绝事件，或许一颗千米级的小行星撞击地球就彻底颠覆了地球历史。
所以，哪怕灾难级别的小行星撞击地球事件发生概率很低，人类都要做好准备。在小行星面前，人类是命运共同体。
问题二：DART 的目标是什么？
世界各航天大国都把小行星研究作为核心项目之一，也出现了诸多任务。
例如，日本的“隼鸟” 1 号和 2 号实现了人类首次和第二次小行星采样返回，美国的“冥王”号也正在运送小行星样本返回地球的途中。也有不少任务兼职“飞掠”探测小行星。例如，中国的“嫦娥 2 号”探测器于 2012 年 12 月 13 日近距离（最近 3.2 千米）观测过“图塔蒂斯”小行星，还有“罗赛塔”“伽利略”“卡西尼”“新视野号”等探测器都有过探测小行星的历史。但这些探测器的任务普遍围绕观测和采样展开，并包含主动防御小行星。

巨大的DART会在撞击的瞬间粉身碎骨，把全部动量用以小行星变轨。图片来源：NASA
按照天体运动学的原理，人类的防御方案并不用直接摧毁小行星（目前也远没有这个能力），仅需施加外力将它稍微推离威胁地球的轨道，即可让万有引力带着它“失之毫厘，谬以千里” ，从而错过与地球的撞击。而在深空中，一旦错过，就是永别了。
因而这次 DART 的目标非常明确：要直接用重达 610 千克的航天器以超过 6 千米/秒的速度直接撞击小行星，最大限度改变小行星的轨道，获得整体测试效果，并评估未来人类面临小行星威胁时应该采取怎样的应对方案。
问题三：为什么选孪生小行星作为测试目标？
选择的逻辑主要有 4 条：
1.绝对安全。无论航天器撞击后小行星的轨道怎么变化，都不能因为这次测试把它“推向”地球。
2.小行星大小适中，表面材料合适。这样航天器就能撞出效果来，否则“蚍蜉撼树”毫无反应，就没意思了。
3.有精准轨道预报和跟踪。测试目标必须是人类熟知并长时间观测的小行星，且轨迹简单，不会受到复杂轨道摄动力影响，这样 DART 在深空“亿里奔袭”时能有足够高的成功把握。
4.精准观测。撞击过程必须便于地球和地球附近的航天器连续集中观测，且撞击后对轨道的影响要有参照物及时反映出来，例如轨道周期、轨道距离等。

DART的撞击可以让小行星轨道周期发生改变并被准确测量出来。图片来源：NASA

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