據美國國家航空航天局(NASA)官網(wǎng)近日報道，作為 NASA 首個(gè)展示行星防御技術(shù)的任務(wù)，“雙小行星重定向測試”(DART)航天器將于 2022 年 9 月與雙小行星系統“雙子星”中較小的“雙子星B”(Didymos B)相撞。

　　研究人員稱(chēng)，這顆小行星對地球沒(méi)有威脅，是理想的測試目標，因為測量二元系統中較小的小行星圍繞較大小行星軌道運行的變化，比觀(guān)察繞太陽(yáng)運行的小行星軌道的變化要容易得多。目前，包括來(lái)自約翰·霍普金斯應用物理實(shí)驗室(APL)等機構的科學(xué)家正為該任務(wù)于 2021 年 6 月的發(fā)射做準備。

　　知己知彼

　　俗話(huà)說(shuō)，知己知彼，百戰不殆。為了讓 DART 航天器能對目標一擊即中，科學(xué)家們需要了解“雙子星”系統的行為方式。

　　“雙子星”系統由“雙子星A”(Didymos A)及其衛星“雙子星B”組成，前者直徑約為 780 米;后者直徑約為 160 米并環(huán)繞前者飛行。據悉，航天器將借助安裝在其上的一個(gè)攝像頭和一款先進(jìn)的自主導航軟件，以 6 公里/秒的速度故意撞向“雙子星B”，以便我們可以安全地觀(guān)察其被撞擊后的偏移情況。

　　自 2015 年以來(lái)，科學(xué)家一直在從地球上觀(guān)察“雙子星”?，F在，由北亞利桑那大學(xué) DART 觀(guān)測工作組負責人克里斯蒂娜·托馬斯協(xié)調的國際團隊，正在使用位于全球各地的強大的望遠鏡進(jìn)行關(guān)鍵觀(guān)測，隨時(shí)監控該小行星系統的狀態(tài)，這將有助于研究人員更好地了解，在 2022 年 9 月 DART 撞擊“雙子星B”后可能會(huì )出現什么情況。

　　最近的一次觀(guān)察活動(dòng)在位于智利北部的帕瑞納山上進(jìn)行，科學(xué)家使用歐洲南方天文臺甚大望遠鏡(VLT)對“雙子星”進(jìn)行了詳細觀(guān)察。VLT 包括四個(gè)望遠鏡，每個(gè)望遠鏡擁有 8.2 米的主鏡面，此次用到了其中的兩個(gè)。

　　DART 調查團隊聯(lián)合負責人、APL 的安迪·里夫金參與了最新的這次調查，他說(shuō)：“‘雙子星’系統太小、太遠，只能被看作一個(gè)光點(diǎn)，但我們可以通過(guò)測量光點(diǎn)的亮度獲得我們需要的數據，這個(gè)亮度會(huì )隨著(zhù)‘雙子星A’旋轉和‘雙子星B’繞軌旋轉而變化。從我們的角度來(lái)看，亮度變化指明了‘雙子星B’何時(shí)從‘雙子星A’的前方經(jīng)過(guò)或隱藏在‘雙子星A’的后面。這些觀(guān)察將幫助科學(xué)家確定‘雙子星B’相對‘雙子星A’的位置，并告知 DART 撞擊的確切時(shí)間以讓偏移達到最大化。”

　　調查小組將從 2020 年末到 2021 年春季再次觀(guān)察“雙子星”，最后的地面觀(guān)測將在航天器向小行星前進(jìn)時(shí)以及撞擊發(fā)生后進(jìn)行。

　　組成和結構很關(guān)鍵

　　但僅僅借助望遠鏡還不足以完全理解“雙子星B”。

　　DART 撞擊模擬工作組負責人、來(lái)自 APL 的安吉拉·斯蒂克說(shuō)：“盡管我們正在進(jìn)行基于地面的觀(guān)測，但我們對于‘雙子星B’的組成成分和結構知之甚少。我們需要想像各種各樣的可能性并預測它們的結果。如此一來(lái)，在 DART 撞上‘雙子星B’之后，我們就會(huì )大致知道測量結果。”

　　“雙子星B”的結構很關(guān)鍵，研究人員目前并不確定，“雙子星B”是固體巖石、松散碎片還是更軟或更像沙子一樣的東西。如果是最后一種，那么較軟的表面將吸收撞擊產(chǎn)生的大部分力量，它就不會(huì )像一顆由更堅硬成分構成的小行星那樣大幅度地被推動(dòng)，這樣就難以達到預期的效果。

　　從 2014 年開(kāi)始，APL 就在與勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗室及其他調查團隊的成員一起進(jìn)行廣泛的建模和模擬測試，以幫助研究人員預測，被 DART 撞擊后“雙子星B”會(huì )發(fā)生什么情況。

　　驚鴻一瞥

　　此外，研究人員將最終能看到“雙子星”的“特寫(xiě)”——盡管只是驚鴻一瞥。這要得益于 DART 上搭載的“雙子星”偵察和小行星照相機(DRACO)以及計劃發(fā)射的立方星——來(lái)自意大利航天局的 LICIACube。

　　“用于作戰導航的 DRACO 是 DART 上唯一的機載儀器，主要用作 DART 的光學(xué)導航系統，捕捉相關(guān)圖像，幫助航天器抵達目標。DRACO 會(huì )將其拍攝的圖像輸入到 APL 開(kāi)發(fā)的小型機動(dòng)自主實(shí)時(shí)導航(SMART Nav)算法中，該系統將在最后幾小時(shí)內獲得精確數據并自動(dòng)引導 DART 撞上“雙子星B”。

　　鞋盒大小的 LICIACube 將于撞擊之前發(fā)射升空，它將記錄 DART 撞擊目標后產(chǎn)生的影響及其后果。這一項目最近通過(guò)了初步設計審查，并已進(jìn)入開(kāi)發(fā)的下一階段。

　　雖然迄今為止 DART 的大部分工作都是建模和模擬，但航天器的許多零件已經(jīng)開(kāi)始成型。航天器的幾個(gè)硬件組件——特別是航天器的太陽(yáng)能電池陣列以及無(wú)線(xiàn)電和電源系統的電子設備已進(jìn)入制造階段。此外，研究人員還對推進(jìn)系統進(jìn)行了修改，DART 除了能利用電力推進(jìn)系統完成任務(wù)外，也能依靠小型肼推進(jìn)器完成其使命。

　　來(lái)自 APL 的 DART 項目經(jīng)理艾德·雷諾茲表示：“DART 只有一次機會(huì )擊中目標，各項工作都必須到位，以確保其一擊即中。”
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