为恐龙报仇，人类首个守卫地球的测试任务

2021年11月24日，SpaceX猎鹰9号运载火箭从美国加利福尼亚州范登堡空军基地的4号航天发射场发射升空，搭载着NASA的双小行星重定向测试（DART）航天器，发射时间为美国东部时间凌晨1:21。

图片来源：SpaceX

美国航空航天局（NASA）的双小行星重定向测试（Double Asteroid Redirection Test，DART），是世界上第一个保护地球免受潜在小行星或彗星危害的全面测试技术任务，它已于美国东部时间11月24日凌晨1:21 （北京时间11月24日下午14:21）搭乘SpaceX猎鹰9号运载火箭，从美国加利福尼亚州范登堡太空军基地（Vandenberg Space Force Base）的航天发射场4-东（Space Launch Complex 4 East）发射升空。

这样的画面，想到了未来一颗小行星朝地球奔袭而来，科研人员在合上整流罩时向它告别：“我们就靠你了，拜托了。”

Credit：NASA

DART由位于美国马里兰州劳雷尔的约翰·霍普金斯应用物理实验室（Johns Hopkins Applied Physics Laboratory，APL）建造和管理，是NASA更宏大的行星防御战略的一部分。DART航天器将撞击一颗对地球没有威胁的小行星，任务目标是以可以使用地面望远镜准确测量的方式，对小行星的运动稍作改变。

DART任务将展示一种被称为动能撞击（kinetic impact）的偏转方法，即航天器可以自主导航瞄准目标小行星，并有意与其发生碰撞。这项测试将为研究人员提供重要的数据，在发现对地球有撞击威胁的小行星时，帮助我们更好地做好应对准备。DART航天器上搭载了一个轻型意大利小行星成像立方星（Light Italian Cubesat for Imaging of Asteroids，LICIACube），由意大利航天局（Italian Space Agency，ASI）提供，将在DART撞击小行星之前投放进入太空，用于拍摄撞击过程以及由此产生的喷射物质云图像。在DART完成撞击大约4年后，欧洲航天局（European Space Agency，ESA）的“赫拉”（Hera）任务将对受到撞击的两颗小行星进行详细调查，特别是DART撞击留下的陨石坑情况，并对Dimorphos的质量进行精确测定。

为恐龙报仇

截图：马斯克推特

“DART正在将科幻小说变成科学事实，也是NASA为人类利益而积极行动和创新发展的一次证明，”NASA局长比尔·纳尔逊（Bill Nelson）说，“NASA除了以各种方式研究我们的宇宙和我们的地球之外，还在努力保护我们的星球，对于未来可能发现的飞向地球的危险小行星，这项测试将有助于证明一种可行的保护地球免受其侵害的方法。”

美国东部时间11月24日凌晨2:17（北京时间下午15:17），DART与火箭的第二级成功分离。几分钟后，任务操作员收到了第一份航天器遥测数据，开始将航天器定向到安全的位置，以部署航天器的太阳能电池阵列。大约2个小时后，航天器成功展开了两个28英尺（8.5米）长的太阳能电池阵列，它们将同时为航天器和NASA进化型氙气推进器（NASA’s Evolutionary Xenon Thruster，NEXT）提供动力。NASA进化型氙气推进器是一台商业离子喷射发动机，由NASA格伦研究中心（Glenn Research Center）与洛克达因航太控股公司（Aerojet Rocketdyne）合作研发制作，作为在DART上进行测试的几项技术之一，将应用于未来的太空任务。

“从本质上讲，DART是一项准备任务，也是一项联合任务，”NASA华盛顿总部科学任务理事会副主任托马斯·齐步亨（Thomas Zurbuchen）说，“这项国际合作涉及DART、意大利航天局的意大利小行星成像立方星和欧洲航天局赫拉任务的研究与科学团队，他们都将跟进这项开创性的太空任务。”

DART这次单程旅行的目的地是Didymos小行星系统，该系统由两颗小行星组成。DART的目标是小行星系统中直径约160米的孪小星（Dimorphos） ，这颗小卫星围绕直径约780米的孪大星（Didymos ）运行。

由于Dimorphos绕Didymos运行的相对速度比它们绕太阳运行的相对速度要慢得多，相比绕太阳运行的单颗小行星，DART在双小行星系统内的动能撞击结果也因此更容易得到测量。

“我们还没有发现任何对地球有重大威胁的小行星撞击，但我们将继续寻找这一仍待发现的事件，因为我们知道这种撞击事件并在少数。我们的目标是提前数年到数十年发现任何可能的撞击，这样一来，我们就能通过目前拥有的像DART这样的技术，让危险小行星的运行轨迹发生偏转，”NASA总部行星防御官员林德利·约翰逊（Lindley Johnson）说，“如果我们在未来面临小行星撞击威胁，DART还只是NASA为地球做好应为准备的一个方面，在这项测试执行的同时，我们也正在准备近地天体勘测任务（Near-Earth Object Surveyor Mission），一个计划于2020年代晚些时候发射的天基红外望远镜，旨在加快我们发现并表征距离地球轨道3000万英里（4800万千米）以内具有潜在危险的小行星和彗星的能力。”

图源：Andy Rivkin

DART将在2022年9月26日至10月1日期间对Didymos系统进行拦截，有意以大约6千米/秒的速度撞击Dimorphos。科学家估计，动能撞击将使Dimorphos围绕Didymos的运行周期缩短几分钟，而研究人员将使用地球上的望远镜对这种变化进行精确测量。他们的结果将验证和改进科学计算机模型，对于预测作为小行星偏转可靠方法的动能撞击有效性，这些模型至关重要。

“看到自己参与的任务从‘纸上的文字’变成现实，最终真正发射进入太空，这种感觉难以言表，”约翰·霍普金斯应用物理实验室的DART研究负责人之一安迪·程（Andy Cheng）说道，“目前还只是第一幕成功谢幕，在接下来的一年里，DART的研究和工程团队还有很多工作要做，为任务的高潮作准备，即DART对Dimorphos的动能撞击。不过，我们还是要庆祝阶段性的胜利！”

DART唯一的仪器，Didymos侦察和光学导航小行星相机（Didymos Reconnaissance and Asteroid Camera for Optical navigation，DRACO）将在一周后启动，为研究人员提供航天器的第一批图像。在接下来的10个月中，DART将继续在地球绕太阳公转的轨道之外运行，直到Didymos和Dimorphos离地球的距离达到相对较近的1100万千米。

DART航天器对两颗小行星的识别和区分，将依赖一个复杂的制导、导航和控制系统与一种被称为“小天体机动自主实时导航”（Small-body Maneuvering Autonomous Real Time Navigation，SMART Nav）的算法的协同工作，成功识别和区分后，系统会将航天器引导至Dimorphos。这个过程将发生在大约一个小时的撞击程序内。

DART任务是NASA行星任务计划办公室（Planetary Missions Program Office）的一个项目，由约翰·霍普金斯应用物理实验室负责为NASA行星防御协调办公室（Planetary Defense Coordination Office）管理。NASA为该任务提供了多个中心的支持，包括位于南加州的喷气推进实验室（Jet Propulsion Laboratory）、位于马里兰州格林贝尔特的戈达德航天飞行中心（Goddard Space Flight Center）、位于休斯顿的约翰逊航天中心（Johnson Space Center）、位于克利夫兰的格伦研究中心和位于弗吉尼亚州汉普顿的兰利研究中心（Langley Research Center）。此次发射由NASA的发射服务计划（Launch Services Program）管理，该计划位于佛罗里达州的肯尼迪航天中心（Kennedy Space Center）。SpaceX是DART任务的发射服务提供商。

有关DART任务的更多信息，请访问：

https://www.nasa.gov/dartmission

参考链接：

https://www.nasa.gov/press-release/nasa-spacex-launch-dart-first-test-mission-to-defend-planet-earth