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盡管小行星撞擊地球的幾率很小，但即使是直徑約500英尺（約150米）的相對較小的小行星也會攜帶足夠的能量，在撞擊地點周圍造成廣泛的破壞。美國國家航空航天局在美國和世界范圍內(nèi)領(lǐng)導(dǎo)著探測和跟蹤潛在危險小行星的工作，并研究減輕或避免撞擊地球的技術(shù)。

如果一顆小行星被發(fā)現(xiàn)并被確定為與地球相撞，一種反應(yīng)可能是發(fā)射一個"動能撞擊器"- 一個高速航天器，通過撞擊使小行星偏移，稍微改變小行星的軌道，使其錯過地球。美國宇航局的雙小行星重定向測試（DART）將是第一個使用動能撞擊器演示小行星偏轉(zhuǎn)的任務(wù)。

DART將測試動能撞擊器技術(shù)，其目標(biāo)是一個雙小行星，該小行星不在與地球相撞的路徑上，因此對地球不構(gòu)成實際威脅。該系統(tǒng)由兩顆小行星組成：較大的小行星Didymos（直徑：780米，0.48英里），以及較小的月球小行星Dimorphos（直徑：160米，525英尺），它圍繞較大的小行星運行。DART由SpaceX公司的獵鷹9號火箭于美國東部時間11月24日凌晨1點21分從加州范登堡空軍基地的4號航天發(fā)射場發(fā)射，它將幾乎正面撞上迪莫弗斯，使這顆小行星的小衛(wèi)星繞著迪迪莫斯運行的時間縮短數(shù)分鐘。這項任務(wù)由位于馬里蘭州勞雷爾的約翰霍普金斯應(yīng)用物理實驗室（APL）為NASA行星防御協(xié)調(diào)辦公室領(lǐng)導(dǎo)，并得到NASA幾個中心的支持。

位于馬里蘭州格林貝爾特的美國宇航局戈達德太空飛行中心的科學(xué)家和工程師們正在檢查任務(wù)的飛行路徑，并運行計算機模擬，預(yù)測撞擊可能如何改變迪莫弗斯的軌道。該小組還將進行望遠鏡觀測，以確定撞擊過程中釋放的塵埃和揮發(fā)物（容易汽化的物質(zhì)）的數(shù)量和組成。

戈達德和加州伯克利的Heliospace公司的動力學(xué)驗證和確認負責(zé)人和DART飛行動力學(xué)支持負責(zé)人Brent Barbee說："我們是對任務(wù)的軌跡計算的獨立檢查。戈達德利用其內(nèi)部開發(fā)的進化任務(wù)軌跡生成器（EMTG），在任務(wù)發(fā)展的各個階段對DART任務(wù)軌跡進行獨立的驗證和確認，并評估任務(wù)適應(yīng)錯過推力和其他突發(fā)事件的能力。我們還使用EMTG來支持DART的獨立軌跡優(yōu)化研究。這些研究評估了航天器在其目標(biāo)、能力和限制條件下的最佳飛行路徑。"Barbee是DART軌道優(yōu)化小組的成員。

科學(xué)家還在幫助計算撞擊將如何改變Didymos的軌道，使用任務(wù)調(diào)查小組開發(fā)的專門的雙小行星動力學(xué)模擬代碼來模擬迪莫弗斯系統(tǒng)的軌道和旋轉(zhuǎn)運動。人物小組為DART任務(wù)策劃了該工具的一個版本，增加了特點和功能。"Barbee說："我們的模擬結(jié)果闡明了DART的影響將如何改變該系統(tǒng)的動態(tài)，其方式可以通過遠程觀測發(fā)現(xiàn)。在發(fā)射之前，這些模擬有助于驗證DART的撞擊將滿足任務(wù)要求，即使是在不理想的撞擊情況下。"

戈達德的Joshua Lyzhoft補充道，他為DART進行動力學(xué)模擬開發(fā)、建模和分析。"我們還將在任務(wù)期間利用觀察結(jié)果更新模擬，以幫助確定DART的撞擊在多大程度上改變了Dimorphos的動量，這是任務(wù)的一個重要目標(biāo)。"

據(jù)該團隊稱，雙小行星動力學(xué)算法和代碼非常復(fù)雜，計算量很大。戈達德為代碼添加的一個重要特征是能夠使用并行分布式計算來執(zhí)行，以便在合理的時間內(nèi)完成模擬。當(dāng)系統(tǒng)被觀察到撞擊后，這將是第一次觀察到這種撞擊效應(yīng)，也是第一次將這種觀察與雙小行星的動力學(xué)模擬進行比較并用于校準(zhǔn)。

航天器將在2022年9月下旬撞上Didymos的小衛(wèi)星，屆時Didymos系統(tǒng)在距離地球約680萬英里（1100萬公里）的范圍內(nèi)，使地面望遠鏡和行星雷達的觀測能夠測量傳給小衛(wèi)星的動力變化。

航天器將在2022年9月下旬?dāng)r截Didymos的小衛(wèi)星，屆時Didymos系統(tǒng)在距離地球約680萬英里（1100萬公里）的范圍內(nèi)，使地面望遠鏡和行星雷達的觀測能夠測量傳給小衛(wèi)星的動力變化。

戈達德的科學(xué)家將進行額外的觀測，以增加任務(wù)的科學(xué)回報，成員Stefanie Milam說："我們將通過阿塔卡馬大型毫米陣列（ALMA）以及其他無線電（毫米/亞毫米）設(shè)施的高分辨率射電望遠鏡觀測，確定撞擊過程中釋放的塵埃量，以及任何潛在的揮發(fā)性物質(zhì)的數(shù)量和性質(zhì)，"他是DART輔助觀測工作組的成員，也是ALMA計劃的共同研究員。"此外，在撞擊期間和撞擊之后，還將用詹姆斯-韋伯空間望遠鏡對迪迪莫斯進行觀測，以監(jiān)測事件中釋放的塵埃。"Milam參與并支持韋伯保證時間觀測團隊。

"來自韋伯（近紅外波長）和ALMA（亞毫米波長）的塵埃和揮發(fā)性觀測將幫助我們了解小行星的組成以及撞擊所噴射出的物質(zhì)的速度、方向和性質(zhì)，"戈達德的Nathan Roth說，他也是DART輔助觀測工作組成員和ALMA計劃的首席研究員。"根據(jù)小行星在每個波長下的亮度，我們將能夠了解噴射物中灰塵顆粒的大小分布。通過韋伯的高分辨率成像，我們將能夠了解噴出物中的噴流或其他結(jié)構(gòu)。利用ALMA的分子光譜（分析分子釋放的光），我們將能夠測量迪莫弗斯表面下存在的任何微量冰的含量，以及撞擊產(chǎn)生的任何氣相分子。"