作者：李明涛（中国科学院国度空间科学中心研究员）
小行星撞地球是小概率事件，但它给地球生物带来的影响却大概是歼灭性的——据揣摩，恐龙的灭尽很大概就是由小行星撞地球而激发。此前，人们已经可以或许测算出小行星的轨道，可以通过望远镜尽力找出那些大概给地球带来威胁的“危险分子”。此刻，人类守卫地球的本领再进一步：北京时间2022年9月27日，美国“双小行星重定向测试（DART）”任务在间隔地球约1100万公里处，以约6.3千米/秒的速度乐成击中“狄迪莫斯（Didymos）”双小行星系统中的子星“狄莫弗斯（Dimorphos）”，这符号着人类第一次行星防止任务完成了最要害、难度最高的撞击行动。
小行星撞击，来自太空的威胁
近地小行星是指轨道克日点间隔在1.3Au（天文单元，等效日地平均间隔，约1.496亿千米）之内的小行星。近地小行星在环抱太阳运行的进程中，受到木星等大行星引力牵引，存在撞击地球的风险。近地小行星撞击是人类社谋面对的配合威胁和恒久挑战，一旦千米级尺寸的近地小行星撞击地球，不只会带来庞大的撞击劫难，甚至还会激发气候情况灾变和物种灭尽等严重效果。
按照科学家考据，地球汗青上产生了22次差异局限的物种灭尽，至少10次与小行星撞击地球相关。有科学家认为6500万年前，一颗直径10千米的近地小行星撞击北美墨西哥湾地域。庞大的撞击能量，在海底形成一个直径约180千米的陨石坑，大量海底物质被抛射到空中。炽热的撞击溅射物激发了全球丛林大火，燃烧的灰烬和溅射尘土云进入了平流层，遮挡了大部门太阳光，全球温度骤降，植物光合浸染受到影响，激发了地球气候情况灾变，最终导致了包罗恐龙在内，全球70%的物种灭尽。
这次撞击导致统治地球长达1.6亿年的恐龙退出地球舞台，是地球汗青上白垩纪竣事和新生代开始的分水岭。也正是这次撞击事件后，体型更小、耗损资源更少的哺乳动物逐渐适应了恶劣的情况，慢慢走向地球舞台中央，成长出本日高度发家的人类文明。
纵然小尺寸近地小行星撞击地球也大概激发显著危害—2013年，一颗小行星“袭击”了俄罗斯车里雅宾斯克地域，“闯祸”小行星的直径仅约18米，但仍然导致了靠近1500人受伤、3000栋衡宇受损。像这样的近地小行星，在太阳系中有数百万颗，高出99%我们尚未发明。
由此可见，开展行星防止是守卫人类自身、续存人类文明、守卫人民生命工业安详的一定要求，也是外太空人类运气配合体的重要浮现。
开启行星防止时代
如何化解小行星撞地球的危险？这是全球天文学家们存眷的核心。“双小行星重定向测试”任务无疑是连年来最具挑战性，也最乐成的实验。这一任务由美国行星防止协调办公室（PDOC）立项支持，dnf体验服 地下城私服，约翰霍普金斯大学应用物理（APL）尝试室认真研制，总投资约3.9亿美元，其撞击器发射重量约为610公斤，于北京时间2021年12月24日搭乘猎鹰9号运载火箭发射。
它的方针是通过在深空情况中实施动能撞击小行星试验，测试动能撞击防止小行星的技能，并通过评估撞击后小行星轨道偏转结果把握小行星的轨道偏转纪律，从而为将来应对近地小行星撞击风险任务设计提供依据。这是人类第一个行星防止验证任务，符号着人类开启行星防止时代，象征意义重大。
难点有许多。“双小行星重定向测试”任务设计最大的挑战之一就是如何精确评估撞击后小行星的轨道偏转结果。要知道，小行星主要由岩石和金属等质料组成，一般直径百米级的近地小行星的重量可达百万吨甚至千万吨，而人造撞击器的重量仅有数百公斤至数千公斤，两者重量相差6~7个数量级，尽量撞击速度靠近10千米每秒，但撞击后对小行星的轨道速度改变量大概甚至不敷1毫米/秒（mm/s）——以人类现有天文视察本领，还难以在千万公里之外的超远间隔，判别出毫米/秒量级的轨道速度改变量。因此如何精确评估撞击后近地小行星的轨道偏转结果进而认识小行星的轨道偏转纪律，是动能撞击试验的要害困难。
“双小行星重定向测试”任务通过选择试验工具为“狄迪莫斯”双小行星系统巧妙地办理了撞击偏转结果评估困难。双小行星系统是太阳系中遍及存在的一种小行星构型，在直径高出300米的小行星中约莫15%是双小行星构型可能多小行星构型。在双小行星系统中，子星在主星引力浸染下，运行在环抱主星的轨道上。毫米/秒量级的撞击速度改变量固然不能显著改变小行星环抱太阳运行的轨道，但足以改变子星相对主星的绕转轨道，并导致子星相对主星的绕转周期改变。而子星相对主星的周期性举动会改变其反射的太阳光通量，操作望远镜对双小行星系统开展一连视察，就可以丈量双小行星系统亮度的周期性变革，进而准确评估出撞击后双小行星系统的周期变革量。
“狄迪莫斯”双小行星系统中包罗两颗小行星，主星“狄迪莫斯”直径约780米，子星“狄莫弗斯”直径约160米，两者间隔约1.2千米，配合运行在环抱太阳运行的轨道上。子星“狄莫弗斯”像一台钟表一样，约每11.9小时环抱直径约780米的主星运行一圈。“双小行星重定向测试”任务通过“迎头撞击”改变子星相对主星的绕转轨道，预期使其绕转周期缩短约10分钟。
为了评估撞击结果，詹姆斯·韦布太空望远镜、哈勃太空望远镜、“露西”小行星探测器和“金石”雷达、ATLAS、甚大望远镜等太空和地面望远镜在撞击前后举办了一连视察监测，并举办全球直播。
望远镜获取的大量名贵的视频和图像资料表白，“双小行星重定向测试”任务撞击器乐成击中了方针，撞击试验发生了大量高速溅射物，双小行星系统的亮度瞬间增加10倍以上，在撞击后小行星形成了一条雷同彗星“彗尾”的长达上万千米的溅射物“尾巴”，表白撞击试验取得了高度乐成，发生了较好的试验结果。一连跟踪监测表白，撞击试验后，双小行星系统的绕转轨道周期从11小时55分缩短至11小时23分，显著超出了预期方针。
除了开展行星防止试验，“双小行星重定向测试”任务尚有其他收获——打破了超长途高速撞击制导节制、非相助方针高精度自主导航、暗弱小天体探测识别等要害技能，开展了先进离子推进、卷轴式太阳能帆板等大量新技能试验，具有极强的技能牵引性和发动性，将敦促深空探测、空间操纵等规模的可一连成长。
譬喻，“双小行星重定向测试”任务首次开展了新一代离子推进系统在轨试验。离子推进系统具有极高的效率，对比传统化学推进跨越一个数量级，被认为是深空探测规模最有前途的推进方法之一。再好比，“双小行星重定向测试”任务还首次在深空情况中开展了柔性卷轴式太阳能帆板试验，可为电推进系统提供富裕的能源。这项技能验证的乐成将晋升小卫星的能源供给本领，极大地晋升小卫星摸索深空的本领。另外，“双小行星重定向测试”任务还验证了聚光太阳能电池阵列，比传统太阳能电池阵列效率晋升3倍，将来或可使得木星等外太阳系行星探测不再需要核电源供电，从而低落任务本钱等。
撞击乐成，人类并非可以安枕无忧
“双小行星重定向测试”任务乐成实施动能撞击小行星试验，开启了人类行星防止征程的第一步，但间隔人类可以或许乐成防止小行星另有很大差距。
首先，“双小行星重定向测试”任务是人类经心设计的一次针对已知方针的试验。“狄迪莫斯”双小行星系统此前已经开展了多年视察，其轨道、巨细、自转等数据,人类已经根基把握。而行星防止真正的场景很大概是面临“突袭”——一颗新发明的、即将撞击地球的小行星。在这种场景下，小行星的轨道等特性大概并不完全确知，可否防止乐成仍然需要打个问号。
其次，“双小行星重定向测试”任务撞击工具“狄莫弗斯”直径仅为160米，其主星直径为780米，方针较量大，那么，对付更小尺寸的小行星可否撞击乐成尚需要验证。要知道，小行星尺寸越小，其亮度越暗弱，撞击难度也越高。但在短时间内，对地球威胁更大的是大量直径20米~50米级近地小行星，其撞击地球频率更高，可否乐成撞击还需要进一步验证。
再次，“双小行星重定向测试”任务并没有直接改变小行星相对地球的位置干系，而实际行星防止场景需要偏转小行星相对地球的轨道，让小行星间隔地球更远。“双小行星重定向测试”回收的偏转子星相对主星绕转轨道的间接方法，结果与真实防止场景仍然有较大不同。
最后，以人类今朝科技程度，在10年以及更短的预警时间内，动能撞击技能仅能有效偏转直径几十米级近地小行星的轨道，对直径百米级近地小行星，动能撞击技能仍然难以有效偏转其轨道。
守卫地球，仍然任重道远。人类仍然需要创新成长新型防止手段，对一连牵引等防止手段举办综合验证。
在守卫地球的征程中，中国将作出更多孝敬。2021年，中国国度航天局局长张克俭在中国航天日上暗示：“站在新的汗青起点，中国航天将论证实施探月工程四期、行星探测工程、建树国际月球科研站和近地小行星防止系统，拉开新时代摸索九天的新序章。”2022年，中国国度航天局副局长吴艳华先容，中国将着手构建近地小行星防止系统，并打算在2025年可能2026年实施一次动能撞击防止小行星尝试。这意味着中国近地小行星防止系统已经进入实操阶段。
相信将来，中国必然可以在行星防止规模有所作为，为构建人类运气配合体、守卫地球生命安详孝敬中国伶俐、中国方案和中国气力。
《光亮日报》（ 2022年11月17日16版）