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NASA“雙小行星重定向測試”DART任務(wù)航天器9月26日將撞向小行星Dimorphos
（神秘的雙小試地球uux.cn）據(jù)cnBeta：美國宇航局（NASA）的“雙小行星重定向測試”（DART）任務(wù)的挑戰(zhàn)性目標是在9月26日將其航天器撞向一顆小行星。它的行星向測向小行星目標是Dimorphos，一顆圍繞著一個名為Didymos的重定較大小行星運行的小衛(wèi)星。盡管這顆小行星對地球不構(gòu)成威脅，天器但這次任務(wù)將測試技術(shù)，月日這些技術(shù)可用于保護我們的將撞星球，以應(yīng)對未來可能發(fā)現(xiàn)的雙小試潛在小行星或彗星危險。
位于馬里蘭州勞雷爾的行星向測向小行星約翰霍普金斯應(yīng)用物理實驗室（APL）為NASA設(shè)計并領(lǐng)導(dǎo)這項雄心勃勃的任務(wù)。然而，重定與許多任務(wù)一樣，天器這項工作需要NASA各中心的月日專業(yè)知識。在該機構(gòu)位于加利福尼亞州帕薩迪納的將撞噴氣推進實驗室（JPL）的情況下，這些專業(yè)知識用于導(dǎo)航、雙小試小行星科學、行星向測向小行星目標的重定精確定位，以及地球到航天器的通信。
“像我們與APL的戰(zhàn)略伙伴關(guān)系是先進空間任務(wù)發(fā)展的命脈，”JPL主任Laurie Leshin說。“我們與APL合作的歷史可以追溯到旅行者號，并延伸到未來，如 Europa Clipper任務(wù)。我們一起做的工作使我們所有人--以及我們的任務(wù)--變得更好。我們很自豪能夠支持DART任務(wù)和團隊。”
DART航天器于2021年11月23日發(fā)射，大約1320磅（約600公斤），當它撞擊直徑僅為525英尺（160米）的Dimorphos時，將位于距離地球680萬英里（約1100萬公里）的地方。更具挑戰(zhàn)性的是，航天器將以每秒約4英里（6.1公里）的速度接近這塊太空巖石，也就是每小時約14000英里（22530公里）。Dimorphos每隔11.9小時繞著直徑約為半英里（780米）的Didymos運行一次。
JPL的導(dǎo)航部門在使航天器準確到達遙遠的地點方面相當有經(jīng)驗（例如：卡西尼號到土星，朱諾號到木星，毅力號到火星）。每個任務(wù)都會帶來其獨特的挑戰(zhàn)，而DART就有很多。
“這是一項困難的工作，”JPL的Julie Bellerose說，她領(lǐng)導(dǎo)DART航天器的導(dǎo)航團隊。“導(dǎo)航團隊工作的很大一部分是在撞擊前24小時讓DART進入一個9英里寬（15公里寬）的空間盒子。”Bellerose說，在那個時候，任務(wù)的最后一次軌跡修正機動（發(fā)射推進器以改變飛行方向）將由任務(wù)控制人員在地球上執(zhí)行。從那時起，一切都取決于DART。
在其單程旅程的最后幾個小時里，DART將使用由APL創(chuàng)建的自主機載導(dǎo)航儀來保持航線。SMART Nav，即小體機動自主實時導(dǎo)航，從DART的DRACO（Didymos Reconnaissance and Asteroid Camera for Optical navigation）高分辨率相機中收集和處理Didymos和Dimorphos的圖像，然后使用一套計算算法來確定在撞擊前的最后四個小時需要做什么機動。
與DART團隊一起，另一組JPL導(dǎo)航員正在計算和規(guī)劃DART航天器同伴的軌跡。意大利航天局（ASI）的輕型意大利小行星成像立方體衛(wèi)星，或LICIACube，它的重要任務(wù)是對DART對Dimorphos的撞擊效果進行成像。這個烤面包機大小的航天器于9月11日與DART斷開連接--正好是DART計劃撞擊小行星月球Dimorphos的15天之前--在JPL團隊的協(xié)助下，自己在行星際空間中航行。
JPL的LICIACube導(dǎo)航負責人Dan Lubey說：“我們正在與ASI合作，使LICIACube在DART撞擊后2至3分鐘內(nèi)到達Dimorphos的25至50英里（40至80公里）范圍內(nèi)--足夠近，以獲得撞擊和噴出物羽流的良好圖像，但不會近到LICIACube可能被噴出物擊中。”
雖然不是DART任務(wù)成功的必要條件，但這顆小衛(wèi)星的兩臺光學相機LEIA（LICIACube Explorer Imaging for Asteroid）和LUKE（LICIACube Unit Key Explorer）將提供的撞擊前和撞擊后的圖像可以使科學界在研究近地天體方面受益，并有助于解釋DART的結(jié)果。
時間和空間
JPL的近地天體研究中心（CNEOS）是NASA行星防御協(xié)調(diào)辦公室（PDCO）的一個組成部分，其任務(wù)不僅是確定Didymos在太空中16英里（25公里）內(nèi)的位置，而且還要確定Dimorphos何時能從DART的接近方向看到--并能進入。
與其他機構(gòu)的研究人員一起，CNEOS的成員將研究由撞擊噴出的巖石和碎石（破碎的巖石和灰塵），以及新形成的撞擊坑和Dimorphos在其母小行星周圍軌道上的運動。在JPL的Steve Chesley領(lǐng)導(dǎo)下，他們不僅將檢查來自DART和LICIACube的數(shù)據(jù)和圖像，還將檢查來自太空和地面望遠鏡的數(shù)據(jù)。
科學家們認為，這次撞擊應(yīng)該使小衛(wèi)星圍繞大小行星的軌道周期縮短數(shù)分鐘。這個時間長度應(yīng)該足以讓地球上的望遠鏡觀察和測量這些影響。它也應(yīng)該足以讓這次試驗證明動能撞擊技術(shù)--撞擊小行星以調(diào)整其速度，從而調(diào)整其路徑--事實上可以保護地球免受小行星的撞擊。
在這些基于地球的望遠鏡中，重要的貢獻者包括NASA的深空網(wǎng)絡(luò)，即JPL管理的巨型射電望遠鏡天線陣列。在JPL科學家Shantanu Naidu的領(lǐng)導(dǎo)下，位于加利福尼亞州巴斯托附近的深空網(wǎng)絡(luò)Goldstone綜合體的深空站14號巨大的70米（230英尺）天線，將在撞擊后約11小時開始觀測天體碰撞的后果，當時地球的旋轉(zhuǎn)將Didymos和Dimorphos帶入Goldstone的視野。從這兩顆太空巖石上反彈出來的回波數(shù)據(jù)應(yīng)該有助于確定小衛(wèi)星的軌道發(fā)生了什么變化，甚至可能提供一些粗略的分辨率雷達圖像。
當然，無線電科學只是深空網(wǎng)絡(luò)作用的一部分。導(dǎo)航小組也依賴于它，因為該網(wǎng)絡(luò)是美國宇航局自1963年以來與月球和其他地方的航天器進行通信的手段。
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（神秘的地球uux.cn）據(jù)cnBeta：Dimorphos是一塊離地球很遠的太空巖石，我們?nèi)祟惿踔敛恢浪L什么樣子--而在周一，NASA將要用一艘航天器將它撞碎。雙重小行星重定向測試(DART)在撞擊小行星時將以超過14000英里的時速飛行，這將是有史以來最金屬的科學實驗之一。
DART是美國宇航局想看看其是否能改變小行星在太空中的運動的一個項目。它被稱為世界上第一個“行星防御測試任務(wù)”。
無論是Dimorphos還是其較大的同伴Didymos都不會對地球構(gòu)成任何威脅。事實上，目前還沒有發(fā)現(xiàn)任何對我們星球構(gòu)成直接威脅的小行星。這兩個只是很好的目標練習。Dimorphos和Didymos是一個雙小行星系統(tǒng)，Dimorphos是Didymos的“小衛(wèi)星”。當這個小衛(wèi)星繞著大小行星運行時，它在大小行星和地球之間穿行。這意味著世界上和世界外的望遠鏡都可以監(jiān)測這個系統(tǒng)，并且還能相對快速地看到撞擊對Dimorphos的速度和軌跡的影響。
撞擊后不久，地球上每個大陸上的望遠鏡都將聚焦于該系統(tǒng)以觀察其后果。在地球之外，詹姆斯-韋伯太空望遠鏡、哈勃甚至是小行星上的Lucy飛船都將把它們的目光投向這個小行星系統(tǒng)，以此來看看當一塊石頭遇到一個堅硬的航天器時會發(fā)生什么。
玩轉(zhuǎn)行星防御
研究人員稱，這次撞擊預(yù)計會將Dimorphos的速度改變幾分之一，使其完成軌道的時間改變幾分鐘。這可能看起來不多，但對于行星防御科學家來說，這幾分鐘是非常重要的。NASA防御官員Lindley Johnson在任務(wù)開始前的新聞發(fā)布會上說道：“這次演示對我們在地球上的未來極為重要。”
Johnson稱，這一歷史時刻是獨一無二的，這是人類第一次既了解小行星構(gòu)成的威脅又實際擁有技術(shù)來做一些事情。如果我們真的探測到一塊巨大的石頭向地球飛來，那么有一個或兩個計劃來阻止這塊石頭無疑是件好事。
“DART正在展示我們所謂的動能撞擊技術(shù)以改變小行星在空間的速度，進而改變其軌道，”Johnson說道。
行星防御工具箱中還有其他選擇，包括“重力牽引器”--一個可以飛到小行星旁邊的航天器，然后輕輕地把它拉到一個更安全的路徑。還有一種可能性是向小行星發(fā)射離子束，這需要持續(xù)很長時間，然后將其推到不同的軌道上。DART正在首先嘗試一種更直接的方法，即全速撞向它。
為撞擊做準備
在其最后的接近過程中，DART將自己駕駛。約翰-霍普金斯應(yīng)用物理實驗室的DART任務(wù)系統(tǒng)工程師Elena Adams在一次新聞發(fā)布會上說，將有約44人在控制室觀察遙測和數(shù)據(jù)，但在撞擊前約4小時開始航天器必須做一切事情。它身上有一個智能導(dǎo)航系統(tǒng)，正在引導(dǎo)它前往Didymos/Dimorphos系統(tǒng)。它在今年夏天早些時候發(fā)現(xiàn)了Didymos，但直到撞擊前約一小時它才能夠看到實際目標Dimorphos。
當它發(fā)現(xiàn)Dimorphos時，這個163米寬的小行星將只顯示為一個像素。這將足以讓導(dǎo)航系統(tǒng)開始追蹤巖石本身，而不是其伴生小行星。Adams稱，在撞擊前兩分半鐘，將航天器帶到該點的導(dǎo)航系統(tǒng)將關(guān)閉。“我們只是要把相機對準，拍下我們將首次看到的這顆小行星的最驚人的照片，”他說道。
由于這是一次千載難逢的經(jīng)歷，該團隊將詳細記錄這次碰撞。
除了太空和地球上的觀測站將進行觀察外，DART自己的相機將在最后一刻之前發(fā)回圖像并將其傳回地球以便人們能看到任務(wù)達到其戲劇性的結(jié)論。
此外，一個小型的配套航天器將記錄太空中的行動。意大利的LICIACube（用于成像小行星的輕型意大利CubeSat）與DART一起發(fā)射并在9月11日與較大的航天器分離。它正在跟蹤它的同伴并將記錄實驗的后果，它將在撞擊后約三分鐘內(nèi)飛過Dimorphos。另外它還將有機會看到Dimorphos的另一面，而大型航天器將永遠無法看到這一面。
接下來將發(fā)生什么？
“這項任務(wù)有兩個部分。第一部分是撞擊小行星，下一部分是實際測量之后發(fā)生的事情，”Admas說道。該團隊預(yù)計小行星在碰撞后會跑得更快并將隨著時間的推移對其進行跟蹤。
“這就像你掉了你的手表并摔壞了它。它不會保持一定的時間，”DART的項目科學家Tom Statler說道，“你可能不會馬上注意到它，但是在接下來的幾周、幾天和幾周內(nèi)你會注意到你的手表在快速運轉(zhuǎn)--我們會注意到雙子小行星系統(tǒng)在快速運轉(zhuǎn)。”
雖然Statler和其他研究人員對撞擊后可能發(fā)生的情況有一個很好的想法，但這次測試的一個重要原因是，我們不知道當我們撞上小行星時到底會發(fā)生什么。有關(guān)小行星對撞擊的反應(yīng)的信息可以幫助校準未來的測試并最終告知我們?nèi)绾谓咏粋€有威脅的小行星。
“作為一名科學家，我完全希望能從實驗結(jié)果中獲得驚喜，”Statler說道，“盡管作為一個行星保衛(wèi)者，我不希望太驚訝。”
如何收看NASA的DART任務(wù)
NASA將于美東部時間9月26日周一下午6點開始報道DART的撞擊。預(yù)計碰撞將在美東時間7點14分發(fā)生。人們可以在NASA的網(wǎng)站或YouTube頻道上收看現(xiàn)場報道或在Facebook和Twitter上關(guān)注。
相關(guān)：NASA DART任務(wù)在完成高速自毀式碰撞前拍下地球罕見圖像



（神秘的地球uux.cn）據(jù)cnBeta：NASA的DART任務(wù)在地球進行砸向小行星月球的致命旅程之前拍攝了罕見的圖像。DART任務(wù)使用了一個撞擊器航天器和一個由意大利航天局開發(fā)的偵察衛(wèi)星，后者將把任務(wù)的照片發(fā)回地球。
作為明天撞擊的試運行的一部分，監(jiān)測立方體衛(wèi)星從約1100萬公里的距離傳回了一張罕見的地球圖像。
DART任務(wù)和CubeSat是在去年年底由SpaceX的獵鷹9號火箭發(fā)射，竟日的活動將使NASA在小行星經(jīng)過未來幾十年最接近地球的時候有難得的機會來測試這個系統(tǒng)。據(jù)悉，其撞擊器航天器和衛(wèi)星是一起發(fā)射，本月早些時候，當這對航天器到達目的地時，成像航天器跟撞擊器分離。
成像航天器被命名為LICIACube，它有兩個光學相機。這些將捕捉到小行星的表面，更重要的是，會記錄下撞擊器航天器與小行星系統(tǒng)的衛(wèi)星的碰撞。
據(jù)NASA介紹稱，目標小行星系統(tǒng)被稱為Didymos小行星系統(tǒng)，其特點是主小行星Didymos和其衛(wèi)星小行星Dimorphos。該機構(gòu)的估計表明，小行星的小行星重達50億公斤，而撞擊的航天器在撞擊時將重達570公斤左右。
在撞擊事件之前，這兩臺相機都在本周早些時候進行了測試，其中一臺捕捉到了地球的圖像，另一臺捕捉到了昴宿星團的圖像。
NASA將通過確定小衛(wèi)星圍繞主小行星的軌道是否發(fā)生變化來評估這次任務(wù)是否成功。該機構(gòu)將通過位于地球上的望遠鏡觀察這顆小行星，這也是選擇9月下旬作為撞擊日期的一個關(guān)鍵原因，因為地球和小行星系統(tǒng)之間的距離較小，有助于望遠鏡成像。
在撞擊前四小時，航天器將變得完全自主，而地面控制人員將保留手動指揮的能力。自主性是至關(guān)重要的，因為跟航天器溝通的時間滯后，另外在撞擊時它將以每小時14,000英里的速度飛行，這使得手動控制它變得非常棘手。
撞擊航天器使用12個肼類推進器進行推進，NASA負責DART任務(wù)的系統(tǒng)工程師Elena Adams女士在一次媒體電話會議上介紹道：“撞擊前三分鐘，撞擊前兩分鐘，它的大小是42個像素，你的移動速度非常快，在這一點上，你不能發(fā)送任何指令。所以你的系統(tǒng)必須非常非常精確地控制航天器，除了望遠鏡本身之外，我們從航天器上所有不同的傳感器獲取什么信息。”
在撞擊前一小時，航天器將重新定位到Dimorphus而非Didymos，小衛(wèi)星將只在相機上作為一個小像素可見。每張圖片有兩秒半的延遲，38秒的旅行時間和長達8秒的處理時間--意味著地面上收到的圖片大概會晚45秒。
這項任務(wù)還將讓NASA分析小行星的表面并確定不同的表面類型如何應(yīng)對撞擊。并非所有的小行星表面都是固體，因為低密度往往使它們具有流體般的感覺。
在發(fā)射航天器之前，NASA在地面上進行了廣泛的測試，通過利用木星的衛(wèi)星來模仿小行星系統(tǒng)來訓(xùn)練航天器的導(dǎo)航系統(tǒng)。為這個系統(tǒng)提供動力的算法類似于導(dǎo)彈中使用的算法。該機構(gòu)還將把DART實驗中的動能撞擊效果跟它在地面上的模擬結(jié)果進行比較以檢查其物理學的正確性。
NASA將在美東部時間9月26日下午6點開始對DART任務(wù)進行報道，撞擊的目標時間為晚上7點14分。