一颗叫作π的巨大小行星即将要撞击地球，怎么办？ 科幻喜剧电影《独行月球》里，科学家给出了一个极其直白的方案：他们决定制造一个＂宇宙之锤＂把π撞碎，以解决地球的危机。 直白归直白，但＂宇宙之锤＂其实并不是电影空想。因为尽管科技并没有发展到能用核能直接打击小行星，但＂撞击小行星＂这件事，科学家已经开始在尝试了。 《独行月球》海报小行星的威胁 ＂π＂不是人类的假想敌。事实上，被小行星和彗星撞击这种事，地球从诞生至今，已经历过无数次。 小行星撞击地球示意图 其中最著名的一次，发生于约6500万年前。个头超过10千米级别的巨大小行星在地球上撞出了一个直径超过200千米的陨石坑，剧烈影响了当时整个地球的大气和生态环境，引发了连锁反应——包括大部分恐龙在内众多动植物的灭绝。 这就是地球上第五次生物大灭绝事件，史称＂白垩纪末大灭绝＂。 一个好消息是，因为大个头的小行星数目不多，所以撞上地球的概率非常低。科学研究证明，直径10千米级的小行星撞地球，平均每1 2亿年才会发生一次。 不过坏消息是，虽然小行星对地球的危害跟它的个头大小成正比，但个头越小，数目越多，撞上地球的频率也就越高。其中需要特别注意的是，直径140米以上，轨道与地球轨道相交的近地小行星。 这个尺寸的小行星撞击地球，完全可能毁灭一个城市，引起大量人员伤亡。而这个尺寸的小行星，平均每2万年光顾地球一次，在概率上无法忽略。 综上，对人类来说，小行星撞击地球不是杞人忧天，而是十分有可能发生的事情。只是在过去的千百年里，人类只能被动地祈祷这样的事情不会发生。 到了现代以后，随着人类深空探测技术的发展，科学家开启了对小行星撞击地球的防御研究。 2021年11月24日，首个行星防御任务——NASA的双小行星重定向测试任务（DART）搭乘SpaceX猎鹰9号火箭发射升空。 DART任务海报，来源：NASA保护地球 科技发展至今，保护地球不被小行星撞击的思路一共有两种：一是改变小行星的轨道，比如把小行星撞歪；二是直接摧毁小行星，比如用核弹把小行星炸毁。 此次，DART探测器打算测试的，是目前的科技水平下能够实现的一种思路：通过自杀式撞击，让小行星发生偏转。 从技术上说，让DART撞上小行星的难度并不大。因为在此前，人类已经有过两次成功撞击小行星/彗星的经验了。 一次是2005年，深度撞击号探测器（Deep Impact）释放撞击器撞了坦普尔1号彗星的彗核；另一次是2019年，隼鸟2号探测器（Hayabusa2）释放撞击器在小行星龙宫上撞出了一个坑。 撞击的难点在于，DART和小行星的质量差距如此悬殊，要如何撞才能达到＂四两拨千斤＂的效果？ 科学家给出的答案是，选择一颗合适的小行星来撞。 于是，DART任务选中的，是一颗直径约160米，名叫Dimorphos的近地小行星。它环绕着一另颗名叫Didymos小行星转动，组成了一个双星系统，共同环绕太阳公转。 据科学家的推算，DART探测器以6千米/秒的速度迎头撞向Dimorphos，可以把这颗小行星环绕主星一圈的周期缩短上好几分钟，这样的变化已经足够科学家进行观测了。 DART探测器撞击小行星Dimorphos示意图 不过，尽管科学家已经针对DART撞击小行星的多种可能情况，做了许多的计算模拟，但实际DART撞完会是什么样，还是要靠后续观测，现在没有人能够预判。 后续的计划 DART之所以选择在2022年9月26日到10月1日之间撞击，是因为这个双小行星系统会在10月份近距离飞掠地球，此时是两颗小行星距地球最近的时候，仅有1100万公里。 这样的近距离使得地球上的天文望远镜有机会更清楚地观察这两颗小行星，通过观测到双星系统的亮度变化，可以确认撞击发生之后伴星Dimorphos环绕主星的周期改变了多少。 当然，如果想要深入了解DART探测器的撞击成果，对DART探测器撞击后的小行星表面和内部进行详细探测，地基天文望远镜是做不到的。 因此，在DART探测器撞击之后，还需要另一艘探测器，再度前往小行星附近开展新一轮近距离探测——这个继任者就是欧空局的赫拉号。 赫拉号探测器的艺术想象，来源：ESA 赫拉号计划于2024年发射，2026年抵达双星系统，对主星Didymos和伴星Dimorphos展开全方位的深入探测，让我们拭目以待吧！ 新技术试验场 再过一个多月，DART探测器将会以自杀式撞击的方式，结束自己的太空旅程。但是，DART探测器的作用却不止于此，它携带了多种新仪器，为诸多新技术展开了测试，发挥自己的＂光＂和＂热＂。 一是新型离子推进系统NEXT-C。NEXT-C系统比冲更高，性能更优越，可以让将来的深空探测器携带更少的燃料飞得更远。 NEXT-C氙推进器安装 二是卷轴式太阳能板框架ROSA。相比于传统的折叠式太阳能板，ROSA更为轻便灵活。 ROSA展开后的DART探测器示意图 三是高转化率的太阳能电池板。这次用于技术验证的新型太阳能电池板，可以比目前使用的常规太阳能电池板多产生三倍的能量，大大提高了太阳能利用效率。 四是智能自主导航系统SMART Nav。该系统将在撞击器前4个小时启动，持续把探测器拍摄的照片反馈给导航算法，指导探测器自主完成定向、数据传输和撞击。 五是高效通讯的高增益天线RLSA。这种技术成本更低、传输效率更高，是首次用于深空探测器的通讯。 DART探测器构型图 行星防御，是一个庞大的工程，DART探测器的演习仅仅是其中一小步。我国也正争取在不远的将来开展行星防御行动，验证通过撞击改变小行星轨道的技术。 按照《独行月球》原著漫画的设定，故事发生在2050年，说不定到那时候，撞小行星已经变成了现实。
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