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[隱藏]

騰訊科技訊 9月11日訊息,恐龍沒有能力應對來自太空的威脅,所以當6500萬年前小行星撞向地球時,它們沒有收到任何警告,也沒有辦法自衛,最終導致整個種群滅絕。有鑑於此,人類希望避免與恐龍同樣的命運。

今年晚些時候,美國宇航局(NASA)將啟動一項任務,練習我們如何讓未來可能撞擊地球的小行星發生偏轉以改變軌道。執行任務的飛行器名為“雙小行星重定向測試”(DART)飛船,預計其最快將於11月24日發射,或最晚在2022年2月發射。

DART飛船需要1年左右的時間才能達到目標,即名為迪莫羅斯(Dimorphos)的小行星。這顆小行星的體積與體育場相當,圍繞著體積更大的小行星迪迪莫斯(Didymos)執行。

NASA計劃用汽車大小、重約333公斤的DART飛船以每秒6.5公里的速度撞擊迪莫羅斯,將其繞迪迪莫斯飛行近12小時的軌道改變幾分鐘。五年後,歐洲航天局名為赫拉(Hera)的飛船將抵達現場,檢查這項任務是否成功。

據推測,DART飛船的撞擊只會對迪莫羅斯的軌道產生很小影響,但這應該足以讓後者在未來偏離撞擊地球的軌道,當然前提是我們提前在足夠遠的地方擊中它。NASA DART專案科學家湯姆·斯塔特勒(Tom Statler)說:“我們這樣做是為了有能力防止真正的災難發生。”

科學家們已經很好地研究了迪莫羅斯軌道的潛在變化。但到目前為止,我們還不太清楚這顆小行星自身在撞擊後會發生什麼變化。由馬里蘭大學教授哈里森·阿格魯薩(Harrison Agrusa)領導的研究團隊,最近發表論文描述了模擬實驗的結果。

研究人員通過計算撞擊的動量將如何改變小行星的滾動、俯仰和偏航,模擬了DART飛船可能會在多大程度上改變迪莫羅斯的自轉或自轉。結果顯示,後果可能是戲劇性的。阿格魯薩說:“迪莫羅斯可能會開始旋轉,進入一種混亂的狀態。”

意想不到的旋轉帶來了許多有趣的挑戰。這將增加在這顆小行星上著陸的難度,歐洲宇航局希望在赫拉任務中用兩艘小型飛船嘗試著陸。這也可能使未來撞擊小行星使其改變軌道的嘗試變得更加複雜,因為任何旋轉運動都會影響小行星在太空中的路徑。

當DART飛船撞擊迪莫羅斯時,撞擊產生的能量將相當於3噸TNT爆炸,將數千塊碎片噴湧到太空中。斯塔特勒將其描述為時速2.4萬公里的高爾夫球車撞上足球場的側面。阿格魯薩也稱,撞擊的力量不會立即導致迪莫羅斯的旋轉發生任何變化,但幾天後會發生鉅變。

很快,迪莫羅斯就會開始輕微擺動,而且幅度會越來越大,因為撞擊產生的動量會讓小行星的旋轉失去平衡,而在真空中沒有摩擦力會減緩它的旋轉。這顆看似沉穩的小行星衛星將呈現出一種新的形式,開始瘋狂地來回擺動,它以前隱藏的那面也會進入人們的視野。

在幾周內,迪莫羅斯可能會旋轉到非常快的程度,以至於它進入了混亂的翻滾狀態,無法控制地繞著軸旋轉。阿格魯薩說,在更極端的情況下,迪迪莫斯的潮汐模式可能會完全被打破,迪莫羅斯可能會開始“上下翻轉”。

究竟會發生什麼,將取決於幾件事。迪莫羅斯的形狀將起到重要作用:如果它更細長,而不是球狀,它的旋轉就會更混亂。到目前為止,雷達觀測顯示它是長條形的,但我們要到DART飛船撞擊前幾個小時才能具體瞭解。

撞擊的位置也非常重要。DART飛船將瞄準迪莫羅斯的中心,目標是提供最大的力量來改變它的軌道,但它越偏離中心,產生的自旋就越混亂。然而,在大多數情況下,迪莫羅斯應該在幾周內戲劇性地來回擺動或在多個方向上翻滾。

五年後,當赫拉任務的飛船到達時,場面可能會相當戲劇性,由於人類的影響,迪莫羅斯在其環繞迪迪莫斯的軌道上瘋狂旋轉。迪迪莫斯的引力拖曳可能需要幾十年甚至幾個世紀的時間才能將迪莫羅斯恢復到最初的狀態。斯塔特勒說:“赫拉可能會發現迪莫羅斯處於混亂的翻滾狀態,這真的很有趣,也真的很令人興奮。”

赫拉的到來將是我們唯一能確定迪莫羅斯如何旋轉的方法,因為DART飛船將在撞擊中被摧毀,而迪莫羅斯太小了,從地球上看不到細節。名為LICIACube的義大利製造小型衛星將在撞擊前部署,並將在撞擊過程中拍攝影象,但它只會持續幾分鐘,不足以看到迪莫羅斯的後續變化。

赫拉還計劃部署兩顆較小的衛星,試圖降落在迪莫羅斯的表面。翻滾運動預計不會阻礙這些部署,但它可能會使這些努力變得更加困難。如果沒有對混亂的旋轉進行適當的規劃,這兩個小型飛行器可能會被反彈,最終不會完全到達科學家想要的地方。

法國國家科學研究中心(CNRS)的帕特里克·米歇爾(Patrick Michel)說:“無論如何,在這麼小的天體上著陸會非常難。”米歇爾是赫拉任務負責人之一,也是阿格魯薩論文的合著者之一。

迪米羅斯的翻滾運動預計不會影響DART飛船拯救地球的彩排,也不會對地球構成任何危險,但這次嘗試可能會提供許多科學上有用的資訊。小行星的旋轉狀態可能會影響其他方面,比如它們反射了多少陽光,這可能會對它們的軌跡產生影響。

西安大略大學的天文學家保羅·維格特(Paul Wiegert)說:“這並不像用飛船撞小行星那麼簡單,還有很多物理知識需要你去理解。”

對迪莫羅斯和迪迪莫斯系統進行數年、數十年甚至數百年的觀測,也將給我們一個前所未有的機會,讓我們看到雙星小行星系統在經歷了這樣的撞擊後會如何變化。赫拉任務可以告訴我們潮汐效應有多強,可以幫助我們理解像這樣的兩顆小行星之間的引力關係。

在馬薩諸塞州哈佛-史密森天體物理中心研究小行星動力學的費德里卡·斯波託(Federica Spoto)說:“我們即將看到高爾夫球車高速撞進體育場時會發生什麼,結果可能會相當混亂,但這非常酷!我們實際上是在修改一個太空系統。” (騰訊科技審校/金鹿)



原文連結:https://inewsdb.com/數碼/NASA想用飛船撞小行星迫使其改變軌道以免撞

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