史上首次 人類(lèi)探測(cè)器撞擊改變小行星軌道 科學(xué)家：蚊子撞足球

小行星撞擊地球是人類(lèi)面臨的最大威脅之一。在地球歷史上，多次小行星撞擊引發(fā)的物種滅絕事件已經(jīng)發(fā)生過(guò)，一顆直徑十公里的小行星足以引發(fā)超級(jí)火山爆發(fā)、特大海嘯等毀滅性災(zāi)難。太陽(yáng)系中存在著數(shù)量巨大的小行星，僅火星與木星軌道之間就有近十萬(wàn)顆小行星。

1994年，一顆直徑僅1.5千米的彗星蘇梅克-列維九號(hào)撞上了木星，撞擊釋放的能量相當(dāng)于30億顆廣島原子彈的威力。如果這樣的小行星撞上地球，即使人類(lèi)沒(méi)有被完全滅絕，也將遭受重大打擊，文明發(fā)展可能會(huì)倒退數(shù)千年。因此，應(yīng)對(duì)和防范小行星威脅是全人類(lèi)必須高度重視的大事。

一、人類(lèi)探測(cè)器撞擊改變小行星軌道

美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）的DART航天器曾試圖以高超音速撞擊遙遠(yuǎn)的小行星Dimorphos，旨在驗(yàn)證通過(guò)這種方式保護(hù)地球免受小行星攻擊的可行性。這是人類(lèi)首次嘗試改變宇宙中天體的運(yùn)動(dòng)軌跡。

早在2012年，NASA就開(kāi)始籌劃DART任務(wù)，并得到了歐洲航天局的參與。DART的撞擊目標(biāo)是一個(gè)直徑160米的小行星，該小行星屬于一個(gè)雙小行星系統(tǒng)，圍繞著更大的行星Didymos旋轉(zhuǎn)。

由于這個(gè)雙星系統(tǒng)距離地球約1100萬(wàn)公里，即使實(shí)驗(yàn)失敗也不會(huì)對(duì)地球造成威脅，因此被選為DART的靶標(biāo)。

2021年12月，DART搭乘SpaceX的火箭進(jìn)入太空，完成了大部分航程，并通過(guò)自帶的偵察和光學(xué)導(dǎo)航小行星相機(jī)拍攝了243張目標(biāo)系統(tǒng)的圖像。地面研究人員利用這些圖像對(duì)目標(biāo)行星進(jìn)行了精準(zhǔn)定位，隨后進(jìn)行了三次軌跡矯正模擬，進(jìn)一步提高了航天器撞擊軌道的準(zhǔn)確性。

在DART的最后幾個(gè)小時(shí)，地面人員將控制權(quán)移交給了航天器上的自主機(jī)載導(dǎo)航系統(tǒng)。期間，DART上的天龍相機(jī)以每秒1幀的速度實(shí)時(shí)記錄并傳回地球，地面的任務(wù)操作中心實(shí)時(shí)監(jiān)控，并在NASA航天局進(jìn)行直播。

除了天龍相機(jī)，DART還攜帶了LICIACube衛(wèi)星。該衛(wèi)星已在11天前脫離母體，并在距離撞擊點(diǎn)1000千米遠(yuǎn)的地方觀察撞擊過(guò)程，并對(duì)撞擊坑進(jìn)行近距離研究。

由于撞擊目標(biāo)Dimorphos非常小，直徑僅為170米，因此直到撞擊前一個(gè)小時(shí)才能在遠(yuǎn)處看到它，且在傳感器上只有一個(gè)像素點(diǎn)大小。隨著DART的靠近，Dimorphos逐漸變大，直到鋪滿NASA的直播屏幕，然后信號(hào)中斷，這表明DART成功地撞擊了Dimorphos。

如果DART的撞擊達(dá)到預(yù)期效果，Dimorphos圍繞Didymos的公轉(zhuǎn)軌道將發(fā)生1%的改變，這是微小的變化，但足以證明通過(guò)撞擊小行星可以改變其軌道。這種技術(shù)被稱(chēng)為"撞擊除險(xiǎn)"，它可以用來(lái)將潛在威脅地球的小行星偏離其碰撞軌道。

二、目前我們?nèi)匀幻媾R許多挑戰(zhàn)

1、監(jiān)測(cè)和追蹤小行星的能力仍然有限。我們需要更好的望遠(yuǎn)鏡和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)及早發(fā)現(xiàn)潛在的威脅，并準(zhǔn)確計(jì)算其軌道和撞擊概率。

2、小行星撞擊除險(xiǎn)需要提前進(jìn)行規(guī)劃和準(zhǔn)備。要成功改變小行星的軌道，我們需要足夠的時(shí)間來(lái)發(fā)射撞擊器，并使其與目標(biāo)小行星相遇。因此，及早發(fā)現(xiàn)潛在威脅至關(guān)重要。

3、除險(xiǎn)任務(wù)需要高度精確的導(dǎo)航和控制系統(tǒng)。在太空中精確地撞擊一個(gè)移動(dòng)的小行星是一項(xiàng)技術(shù)上的挑戰(zhàn)。我們需要開(kāi)發(fā)更先進(jìn)的導(dǎo)航和自主控制技術(shù)，以確保撞擊器能夠準(zhǔn)確命中目標(biāo)。

4、除險(xiǎn)任務(wù)需要國(guó)際合作和共同努力。小行星威脅是全球性的問(wèn)題，需要各國(guó)共同努力來(lái)應(yīng)對(duì)。國(guó)際組織和機(jī)構(gòu)，如聯(lián)合國(guó)和國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)，已經(jīng)在小行星防御方面進(jìn)行了合作，但仍需要進(jìn)一步加強(qiáng)合作與協(xié)調(diào)。

人類(lèi)對(duì)小行星威脅的應(yīng)對(duì)能力在不斷提升，但仍面臨許多挑戰(zhàn)。通過(guò)提高監(jiān)測(cè)能力、加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)、加強(qiáng)國(guó)際合作，我們可以更好地應(yīng)對(duì)小行星威脅，并保護(hù)地球及其居民的安全。