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NASA计划撞击小行星?没错

科普小知识2022-10-25 16:19:25
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双小行星改向试验(DART)将撞击两个小行星中较小的一个上的航天器,这使得测量来自地球的较小小行星轨道的任何变化变得容易...

双小行星改向试验(DART)将撞击两个小行星中较小的一个。从地球上测量小行星轨道的任何变化都很容易,这将为小行星是否成功偏离轨道提供一个很好的指标。

新浪科技新闻,北京时间4月30日,据国外媒体报道,4月29日,一颗相对较大的小行星经过地球。如果它与地球相撞,它会在地面上形成一个直径10公里的大陨石坑,并在地球上覆盖一层灰尘。这颗小行星被称为“1998 OR2”,直径至少为1.6公里。尽管它对地球没有任何威胁,但它的近地点离地球只有640万公里。这种小行星被美国宇航局归类为“潜在危险物体”。随着小行星和地球围绕太阳运行,小行星在未来将继续接近地球。

OR2是一颗巨大的小行星,但比导致恐龙灭绝的小行星小得多。然而,它仍然对地球构成潜在威胁。

事实上,离地球更近的小行星比人们预期的要多。每年,数十颗较大的小行星在距离地球800万公里的范围内与地球相撞,潜在地引发区域性灾难。平均来说,每年有一两块巨大的太空岩石掠过地球。它们相对较大,如果与地球大陆相撞,将会引发灾难性事件。

在未来,地球很可能会与一颗更大的行星发生碰撞,这可能会摧毁至少一座城市,甚至更糟。如果地球的人类文明受到小行星碰撞的威胁,制定保护地球的计划是非常明智的。这就是为什么美国宇航局计划在2021年发射一艘宇宙飞船,首次测试防止小行星杀手与地球相撞的策略——用宇宙飞船撞击远离地球的小行星,使小行星偏离其原始轨道。

双小行星改向试验(DART)将撞击两个小行星中较小的一个。从地球上测量小行星轨道的任何变化都很容易,这将为小行星是否成功偏离轨道提供一个很好的指标。

拥挤的太阳系

阻止“小行星杀手”的第一步是找到它。太阳系中确实有数以千计的小行星。我们希望将它们从太阳系中分离出来。随着时间的推移,我们必须更密切地观察和监测它们。到目前为止,我们已经发现了2078颗有潜在危险的小行星。

太阳系中的小行星通常以接近每小时32000公里的速度飞行。小行星OR2在1998年到达近地点时距地球只有640万公里,这是地球和月球之间距离的16倍。尽管目前OR2在1998年的近地点距离并不令人担忧,但它将继续沿着自己的轨道绕太阳运行。绕太阳运行需要3.7年,每次绕太阳运行时,都要冒险进入火星外的小行星带并接近地球。2078年,当小行星1998 OR2再次到达近地点并且更靠近地球时,它在离地球160万公里的范围内摇摆。几百年后,天文学家将无法精确计算1998 OR2的确切位置。

约翰逊指出,美国宇航局将直径超过140米、距离地球800万公里以内的物体归类为具有潜在危险的小行星。800万公里的范围取决于地球轨道随时间变化的程度。当然,在这个范围内有一定程度的冗余,从而确保我们能够捕捉到未来可能与地球碰撞的任何物体。另一颗名为“1990 MU”的大行星预计将在7年后到达近地点,距离地球约480万公里。

我们不希望地球遭受大的小行星碰撞。我们最重要的任务是找到他们,并对他们的所有信息进行更全面的分析。基于这些数据,我们不会对一些小行星的轨道感到惊讶。

1998年,美国国会要求美国航天局探测并确定90%以上直径为1公里或更大的潜在危险小行星的特征。七年后,美国国会再次要求美国宇航局探测并确定90%以上直径为800米的小行星。

较大的小行星,如1998 OR2和1990 MU,如果与地球相撞,可能会毁灭地球上的生命。据估计,直径超过1公里的小行星将摧毁整个大陆,产生的大气尘埃将导致全球变冷,并可能在几年内导致世界农作物歉收。

目前,科学家已经观测到约900颗直径超过1公里的大型近地小行星,占近地小行星总数的95%。在未来的几个世纪里,基本上不会有小行星与地球相撞。然而,一份报告指出,更小的小行星仍有可能摧毁地球上的城市,总共有25000个,但只有30%被探测到。

一旦这些较小的小行星与地球相撞,它们将带来区域性灾难。我们仍将面临大量棘手的问题。在黑暗的空间里很难找到这些灰色或黑色的小空间岩石。

即使直径小于150米的小行星也非常危险。一些陨石在空中爆炸,威力相当于核弹。例如,2013年,一个直径22米的火球从俄罗斯车里雅宾斯克上空落下。在碰撞过程中,产生了强烈的冲击波,打碎了住宅楼的玻璃,造成约1500人受伤。没有人预先预测到这一事件。

使用双小行星重定向测试策略的小行星碰撞

亚利桑那大学的艾米·迈因泽是小行星探测和防御领域的资深科学家之一。她说:“OR2在1998年是一颗巨大的小行星,但比导致恐龙灭绝的小行星小得多。然而,它仍然对地球构成潜在威胁。”

为了防止小行星与地球相撞,最重要的是要有一个预警时间。地球上的人类需要几年甚至几十年的时间来做准备,这样最大的小行星才能被推出轨道。

美国国家航空航天局的双小行星改向试验计划于2021年7月发射。它的核心任务是测试偏离策略,即一艘重达半吨的宇宙飞船与一颗接近地球的小行星相撞,最终导致小行星偏离其原始轨道。2022年10月,一艘冰箱大小的宇宙飞船将在距离地球1040万公里的太空区域接近一颗名为“迪迪马斯”的小行星。它直径约800米,有一颗直径150米的卫星小行星。

小行星“迪姆马斯”已成为“双小行星改向试验”的试验目标。如果这种大小的小行星与地球相撞,它将摧毁一座城市。地基望远镜可以探测到其围绕体积较大的行星的轨道时间的变化,从而测量碰撞的影响。

在DART以每小时25000公里的速度与迪姆马斯卫星相撞之前,航天器将释放一个鞋盒大小的照相机,可以观察和记录航天器与迪姆马斯卫星的碰撞,拍摄卫星碎片,甚至可能拍摄碰撞期间形成的陨石坑。预计这次碰撞将把卫星的轨道周期从12小时缩短到7分钟。如果改变持续超过70秒,任务将会成功。

通过改变卫星的轨道,我们没有改变迪姆马斯的轨道,这是一个潜在的危险小行星,所以我们不想改变它的轨道。一些操作可能会将它推向错误的方向。

由欧洲航天局建造的另一艘宇宙飞船赫拉号将于2026年抵达小行星迪姆马斯。航天器将对撞击结果进行详细测量,并测试自主导航技术。

尽管“动能对撞机”策略很容易理解,但许多变量控制着撞击能否成功地使小行星转向。目标天体的组成、硬度、结构、撞击喷射出多少物质以及航天器的撞击角度都是至关重要的因素。

“动能撞击器”可能成功地改变了小行星迪姆马斯的轨道方向,但如何改变小行星1998 OR2呢?如果这么大的小行星与地球相撞,我们需要启动一个更大的防御策略,比如在小行星附近引爆一颗核弹,蒸发掉它的部分表面,并把它推出轨道。如果小行星表面发生核爆炸,可能会产生散弹枪射击效应,大量小行星碎片仍会飞向地球。

目前,科学家们正在开发一个太空望远镜项目,致力于寻找危险的小行星。他说:“最佳的偏转策略不仅取决于即将到来的天体,还取决于我们在撞击之前还有多少时间。我们必须进行大量的计算和练习。”

原标题:为什么美国宇航局计划撞击小行星?