欧洲宇宙飞船发射进行首次行星防御试验的“坠毁现场调查”

CNN记者阿什莉·斯特里克兰报道
6分钟阅读
美国东部时间2024年10月7日周一上午11:25更新

周一,欧洲航天局的赫拉任务搭载太空探索技术公司猎鹰9号火箭从佛罗里达州美国国家航空航天局肯尼迪航天中心发射升空。萨尔瓦多
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一艘欧洲宇宙飞船和两颗鞋盒大小的卫星已经发射,以调查美国国家航空航天局DART任务的后果,该任务两年前故意撞击一颗名为Dimorphos的小行星并改变其轨道。
欧洲航天局的赫拉任务于美国东部时间周一上午10点52分由太空探索技术公司猎鹰9号火箭从佛罗里达州美国国家航空航天局肯尼迪航天中心发射升空。此次发射标志着自9月29日美国国家航空航天局的太空探索技术公司9号机组任务中另一枚同类火箭经历异常以来的首次猎鹰9号飞行。美国联邦航空管理局正在调查这一事故,仅在审查仍在进行中时才授权猎鹰9号为赫拉恢复飞行。
该航天器及其两个立方体卫星同伴将于2026年底抵达小行星Dimorphos,以及其轨道运行的较大的小行星Didymos。据欧空局科学家称,这三个航天器将一起进行“撞击现场调查”,以解决关于双小行星系统的剩余谜团。
美国国家航空航天局计划DART,或双小行星重定向测试,代表行星防御系统对小行星偏转技术进行全面评估。该机构希望了解一次动能撞击——如以每小时13645英里(每秒6.1公里)的速度将航天器撞向一颗小行星——是否足以改变太空中天体的运动。
迪莫尔福斯和迪狄莫斯都不会对地球构成威胁。尽管如此,双小行星系统仍然是测试偏转技术的完美目标,因为双小行星的大小与可能威胁地球的小行星相当。

自2022年9月发生碰撞以来,天文学家一直使用地基望远镜监测撞击的后果,他们确定DART航天器成功改变了Dimorphos的移动方式,将小行星的轨道周期(即围绕Didymos旋转一周所需的时间)改变了约32至33分钟。

但是许多问题仍然存在,包括DART飞船是否仅仅留下了一个陨石坑,或者它的冲力是否完全重塑了Dimorphos。确定双小行星系统的确切组成,以及DART任务的后果,可以帮助太空机构进一步完善技术,使小行星在未来不会影响地球。

“赫拉将通过向我们提供DART撞击的详细最终结果来结束这个循环,”法国国家科学研究中心的研究主任兼赫拉任务的首席研究员帕特里克·米歇尔说。

位于印度洋法属留尼汪岛的Les Makes天文台的加速观测(左)显示了美国国家航空航天局的DART任务故意撞向Dimorphos的时间。一个艺术家的印象(右)捕捉到了相同的序列。欧空局/Les Makes天文台、J. Berthier、f . va chier/t . Santana-Ros/欧空局NEOCC、D. Fö hring、E. Petrescu、M. Micheli

开始为期两年的旅程

当大约一辆小型汽车大小的赫拉飞船在2026年10月到达双小行星系统时,它将距离地球1.21亿英里(近1.95亿公里)。Didymos是一颗山大小的小行星,直径为2559英尺(780米),而Dimorphos的大小与吉萨大金字塔相似,直径为495英尺(151米)。

但首先,赫拉将于2025年3月中旬在火星附近摆动,这将为飞船提供发射两年后到达迪狄莫斯和迪莫尔福斯所需的额外动力。

除了测试其11套仪器外,Hera将在火星表面3728英里(6000公里)内飞行。赫拉还将从621英里(1000公里)的距离观察火星的两个卫星之一,名为戴莫斯。

赫拉将于2025年3月中旬掠过火星,这将为探测器提供到达迪迪莫斯系统所需的推动力。一个艺术家的印象显示了赫拉经过红色星球,并在火星及其卫星戴莫斯上对其11套仪器进行测试。萨尔瓦多

科学家认为,火星的两个小而粗糙的卫星可能是从位于火星和木星之间的主小行星带捕获的小行星。赫拉的飞越将为日本的火星月球探测探测器捕捉数据。该任务将于2026年启动,将调查这颗红色星球的两个卫星,并在火卫一上着陆一辆小型漫游车,收集火星卫星的样本,这些样本可以返回地球。

然后,Hera将于2026年10月抵达Didymos系统周围的轨道,花六周时间观察这两颗小行星,以确定它们形状、质量、热量和动力飞越的更多细节,同时确定未来更近距离飞行的兴趣点。

在六周的调查后,赫拉将释放它的两个立方体卫星,分别命名为Juventas(赫拉女儿的罗马名字)和Milani。米兰尼是为了纪念2018年去世的意大利比萨大学数学教授安德烈亚·米拉尼而命名的。米兰尼因创造了第一个计算小行星未来撞击地球概率的自动化系统而闻名。

Juventas配备了一台雷达仪器,能够窥视太空岩石表面的深处,而Milani则有一台多光谱成像仪,可以绘制两个小行星上的矿物和尘埃。该仪器可以捕捉人眼无法看到的更广泛的颜色,以确定单个巨石的组成及其周围的尘埃环境。

米歇尔说,立方体卫星拥有自己的推进系统,将使用卫星间的链接与赫拉通信,并将他们的发现传回地球。

这些立方体卫星名为Juventas和Milani(蓝色,顶部),在赫拉探测器上。米兰尼将调查和识别迪狄莫斯和迪莫尔福斯的矿物组成,以及来自飞镖撞击的尘埃云。Juventas将着手确定Dimorphos的重力场、内部结构和表面特性。科学办公室

在10周内,Hera将进行观测,使其更接近小行星的表面,最终达到0.6英里(1公里)以内。预计DART会多次飞越Dimorphos上的撞击位置。

最终,赫拉可能会在迪狄莫斯着陆,这可能是其任务的结束或有限的延伸,如果它在着陆中幸存的话,而立方体卫星可以在迪莫尔福斯进行类似的实验着陆。根据该机构的说法,没有一个航天器是专门为着陆而设计的,但着陆后会减速到足以操作小行星上的相机和仪器。

调查后果

人类对这颗双小行星系统最详细的一瞥是短暂的。

DART和一颗名为LICIACube的小卫星捕捉到的图像与航天器分离,以捕捉碰撞和由此产生的碎片云的镜头,这些图像推动了自2022年9月以来发布的许多与撞击相关的研究。

米歇尔说,但是当赫拉拜访迪莫尔福斯时,情况可能会大不相同。

“最令我兴奋的是,尽管我们有DART飞船上的DRACO相机在碰撞前拍摄的Didymos,Dimorphos及其表面的精彩图像,但我们已经知道,当Hera拍摄新图像时,相同的身体和表面区域将与这些图像向我们展示的内容无关,”米歇尔说。“感觉还是像发现新大陆一样。酷的是,我们将知道他们为什么是新的或不同的,因为DART给了我们所有导致他们转变的初始条件。”

赫拉号由太阳能电池板提供动力,它有一个肼推进系统,将它推进到迪狄莫斯系统。欧空局-科学办公室

该任务收集的数据可以帮助科学家了解每颗小行星的内部结构。当DART撞上Dimorphos时,一缕碎片延伸到太空中超过6213英里(10000公里),并持续了几个月——足以创造出未来可能在火星和地球上可见的第一场人造流星雨。

米歇尔说,科学家们急于知道Dimorphos是一颗碎石堆小行星,由重力结合在一起,内部有大空隙,还是一个被巨石和砾石包围的固体核心。

任务科学家说,了解Dimorphos的每一个可能的方面是至关重要的,因为如果它的大小的小行星撞击地球,它可能摧毁整个城市。

米歇尔说,虽然DART任务取得了“惊人的成功”,但要了解DART偏转测试的最终结果并衡量其效率,Hera是必要的。

“我希望这可以为其他致力于行星防御和太阳系探索的任务提供灵感来源,”他说。