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美国宇航局的DART任务成功撞击小行星

双小行星重定向测试(飞镖)是美国宇航局的一项太空任务,旨在测试行星对近地天体(neo)的防御能力。上周,它撞上了一颗超过1100万公里(700万英里)的小行星——二形卫远离地球。这一任务的设计目的是看看有意让宇宙飞船撞击小行星是否是改变小行星轨道的有效方法。

双形龙离地球很远,不构成威胁。事实上,目前还没有已知的威胁地球的近地天体,但如果未来发现了这样的近地天体,这项技术就可以投入使用。

前景是DART航天器的插图。它看起来像一个金色的立方体,左右各有两块长长的太阳能电池板。背景中显示的是小行星。

这张插图是DART航天器和意大利航天局(ASI)的licicacube在Didymos双星系统碰撞前的照片。图片来源:NASA/约翰霍普金斯,APL/Steve Gribben。

该航天器于2021年11月发射。在预定的2022年9月26日,它按计划与二形福斯相撞。DART以惊人的14000英里每小时的速度飞行并击中了目标。在长达10个多月的飞行中,DART的机载传感器直到最后几个小时才看到这个目标。

詹姆斯·韦伯太空望远镜在碰撞前对撞击地点进行了一次观测,然后在接下来的几个小时内进行了几次观测。韦伯的近红外相机捕捉到的图像显示,从撞击中心流出的物质呈缕缕状。

在屏幕的右侧显示红色辉光的动画。

这个动画是美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的时间间隔图像,涵盖了美国东部时间9月26日晚上7:14撞击之前到撞击后5个小时的时间。来自致密核的物质羽流以缕缕的形式从撞击发生的地方流出。在动画中也可以看到一个快速的极端亮区。学分:科学:NASA, ESA, CSA, Cristina Thomas(北亚利桑那大学),Ian Wong (NASA- gsfc);约瑟夫DePasquale (STScI)

恐龙0,小行星1

美国国家航空航天局估计,大约每2000年,就会有一个足球场大小的流星体撞击地球,并对撞击附近的区域造成重大破坏。但每隔几百万年,就会有一个大到足以威胁地球文明的物体出现。月球、地球和其他行星上的陨石坑就是这些现象的证据。

白垩纪-古近纪灭绝事件就是一例。根据国家地理在美国,地球上76%的物种,包括所有非鸟类恐龙,在6600万年前小行星撞击地球时灭绝。那颗小行星以每小时45000英里的速度撞向墨西哥海岸附近的水域。

二形磷比很久以前撞击地球的灾难性小行星要小得多。导致恐龙灭绝的小行星直径为7.5英里,几乎是530英尺长双形龙的75倍大。要想在距离地球数百万英里的地方击中如此小的目标,需要一种新型的导航系统:一种在任务最后关键的几个小时里消除人为错误可能性的导航系统。

向移动目标投掷飞镖

航天器的自主制导系统,小体机动自主实时导航(SMART Nav),被用来引导DART撞击。智能导航,用MATLAB和c++开发,是DART上的自主算法,它做出与航天器导航相关的决策。智能导航是DART上的一组计算算法,与航天器的其他制导和导航系统一起,独立地发现了双形磷,并引导航天器直接进入它。

DART依靠SMART导航来引导飞船,不需要任何人为干预。这在任务的最后几个小时是至关重要的美国国家航空航天局在美国,“一个微小的机动失误就可能决定是撞上了‘双形龙’,还是以超过每小时13000英里的速度飞驰而过。”

“有了SMART Nav,它不再只是保持航天器在规定的方向或执行修正操作。这是在没有任何人为干预的情况下完成任务的最后四个小时。”马里兰州劳蕾尔市约翰·霍普金斯应用物理实验室SMART Nav团队的制导和导航控制工程师马克·詹森纽斯说。“它是关于在太空中定位物体,选择正确的小行星,估计轨道修正和指挥飞行中的机动,以实现‘击中Dimorphos’的更高级别指令。”

把迪morphphos弄丢了

根据美国国家航空航天局, DART调查小组将把DART与Dimorphos的动力学撞击结果与对小行星的动力学撞击的高度详细的计算机模拟结果进行比较。这样做将评估这种缓解方法的有效性,并评估如何最好地将其应用于未来的行星防御场景,以及计算机模拟的准确性和它们对真实小行星行为的反映程度。”

根据纽约时报,更详细的研究将在数年后进行,届时欧洲航天局(European Space Agency)正在建造的“赫拉”号(Hera)飞船将抵达,对这两颗小行星进行近距离观察,特别是DART留下的伤疤。科学家估计那里应该有一个30英尺到60英尺宽的陨石坑。”

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