行星防御

DART调查团队上个月使用了世界上最强大的望远镜，完成了一项为期六个晚上的观测活动，以确认早先对Dimorphos（DART小行星目标）围绕其较大母小行星Didymos的轨道进行的计算，确认了小行星撞击时的预期位置。DART是世界上第一次尝试改变小行星在太空中运动的速度和路径，它测试了一种小行星偏转方法，如果未来对行星防御有这种需求，这种方法可能会被证明是有用的。 “团队在2021年初进行的测量对于确保DART在正确的时间到达正确的地点，对Dimorphos进行动力学冲击至关重要。”位于马里兰州劳雷尔的约翰霍普金斯大学应用物理实验室（APL）的DART调查小组联合负责人安迪·里夫金（Andy Rivkin）表示。“用新的观察结果确认这些测量结果，表明我们不需要改变航线，我们已经正确地命中目标。” 然而，除了确保DART的影响外，了解Dimorphos轨道的动力学非常重要。如果DART成功地改变了Dimorphos的路径，这颗小行星将更靠近Didymos，从而缩短绕其轨道运行的时间。测量这种变化很简单，但科学家们需要确认，除了撞击之外，没有其他东西影响轨道。这包括来自小行星被太阳加热的表面的辐射反冲等微妙的力，这些力可以轻轻地推动小行星并使其轨道改变。 “这项实验的前后性质要求在我们对小行星系统做任何事情之前对它有深入的了解。”亚利桑那州弗拉格斯塔夫洛厄尔天文台的天文学家尼克·莫斯科维茨（Nick Moskovitz）说。“我们不想在最后一刻说，’噢，这里有一些我们没有想到的事情或我们没有考虑过的现象。’我们想确保我们看到的任何变化都完全是DART所做的。” 在9月下旬至10月初，也就是DART撞击的时间，Didymos和Dimorphos将在距离地球约670万英里（1,080万公里）的地方进行近几年来最接近地球的飞行。自2021年3月以来，Didymos系统由于距离地球较远，其超出了大多数地面望远镜的范围，但今年7月初，DART调查小组在亚利桑那州和智利使用了强大的望远镜——洛厄尔天文台的洛厄尔发现望远镜、麦哲伦号拉斯坎帕纳斯天文台的望远镜和南方天体物理研究 (SOAR) 望远镜——用于观察小行星系统并寻找其亮度的变化。这些变化被称为“相互事件”，当两颗小行星中的一颗从另一颗小行星前面掠过时，阻挡了小行星发出的光，就会发生这些变化。 2022年7月7日晚上，亚利桑那州弗拉格斯塔夫附近的洛厄尔发现望远镜捕捉到了这一序列，画面中心附近的小行星Didymos在夜空中移动。该序列被加速约900倍。科学家们利用这一观测结果和7月份的其他观测结果，来确认Dimorphos的轨道和 DART 撞击时的预期位置。 影像来源：Lowell Observatory/N. Moskovitz “一年中的这个时候要获得这些观测结果非常棘手的”莫斯科维茨说。“在北半球，夜晚很短，亚利桑那州正处于季风季节。在南半球，冬季风暴的威胁迫在眉睫。事实上，就在观测活动结束后，一场暴风雪袭击了智利，促使人们从SOAR所在的山区撤离。望远镜随后关闭了近十天。“我们要求进行六个半夜的观测，有些人预计其中一半会因天气而无法观测，但我们只损失了一个晚上。我们真的很幸运。” 总之，该团队能够从数据中提取11个新的相互事件的时间。通过研究这些亮度变化，科学家们能够准确地确定Dimorphos绕较大的小行星运行所需的时间，从而预测Dimorphos在特定时刻的位置，包括DART撞击时的位置。结果与之前的计算一致。 莫斯科维茨说：“我们现在非常有信心，我们对该小行星系统已经得到了很好的了解，而且我们已经准备好了解撞击小行星后会发生什么。” 这项观察活动不仅使团队能够确认撞击时的Dimorphos轨道周期和预期位置，而且还允许团队成员改进他们将用来确定DART是否成功改变Dimorphos撞击后轨道的过程，以及改变了多少。 今年10月，该团队将再次使用世界各地的地面望远镜寻找相互事件，并计算Dimorphos的新轨道，预计较小的小行星绕Didymos轨道运行的时间将缩短几分钟。这些观测结果也将有助于约束世界各地科学家提出的关于Dimorphos轨道动力学和两颗小行星自转的理论。 作为NASA行星任务计划办公室的一个项目，约翰霍普金斯大学应用物理实验室为NASA行星防御协调办公室管理DART任务。DART是世界上第一个行星防御测试任务，有意对Dimorphos进行动能撞击，以略微改变其在太空中的运动。虽然这两颗小行星都不会对地球构成威胁，但DART任务将证明，航天器可以自主导航到相对较小的目标小行星上的动能碰撞，而且如果发现小行星与地球相撞，这是一种可行的技术，可以使小行星偏离碰撞轨道。DART将于2022年9月26日达到目标。 有关DART任务的更多信息，请访问： https://www.nasa.gov/dartmission 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/dart-team-confirms-orbit-of-targeted-asteroid

在离开马里兰州劳雷尔的约翰霍普金斯应用物理实验室（APL）仅两天后，NASA的双小行星重定向测试（DART）航天器就抵达了加利福尼亚——它在地球上的最后一站。 在约翰霍普金斯APL的一间洁净室里，DART航天器被转移到一个专门的运输集装箱中，穿运往加州隆波克附近的范登堡空军基地，DART计划在下个月底从那里发射。 影像来源：NASA/Johns Hopkins APL/Ed Whitman DART被放在专门的集装箱中，被小心翼翼地捆绑在一辆半拖车的甲板上，在约翰霍普金斯应用物理实验室的一小群团队成员的跟随下，从马里兰州穿越美国来到加州的范登堡太空部队基地。他们于本月初抵达。 影像来源：NASA/Johns Hopkins APL/Ed Whitman 当地时间10月2日星期六下午，卡车、航天器和一支由APL工程师和技术人员组成的小型车队驶入加利福尼亚州隆波克附近的范登堡空军基地。 “虽然只是几天的行程，但这是一个漫长的旅程。”来自APL的DART任务系统工程师埃琳娜·亚当斯（Elena Adams）说。“看到卡车安全抵达范登堡，DART开始为发射做最后的准备，我们都感到既兴奋又欣慰。” 在接下来的几周里，航天器将经历一系列最后的测试和检查，以及添加燃料，并为DART计划于11月下旬搭载SpaceX猎鹰9号火箭发射做准备。 9月中旬，航天器成功地通过了装运前检查，以确保每个部件已完成并准备装运。DART团队还成功地通过了飞行操作准备情况检查，以评估DART进入太空后启动航天器操作的准备情况。 “我们花了一年半的时间在地面上测试DART，为目前最令人期待的部分进行练习：它飞往迪莫佛斯。”亚当斯说。“我们还有一些任务演练要做，团队在加利福尼亚的范登堡和马里兰州的APL任务操作中心练习航天器发射操作。一旦完成，我们将准备好发射和操作。” DART将是世界上第一个测试行星防御技术的任务，演示小行星偏离轨道的缓解方法，称为动能撞击。DART将在一个双星系统中撞击环绕较大的伴星Didymos运行的小行星小卫星Dimorphos，以改变其轨道周期。尽管这两颗小行星都不会对地球构成威胁，但与Dimorphos的碰撞使研究人员能够演示偏转技术以及一些新技术，并收集重要的数据，以增强我们对小行星偏转的建模和预测能力。如果发现小行星对地球构成威胁，这些改进将帮助我们更好地做好准备。 DART由NASA行星防御协调办公室领导，隶属于约翰霍普金斯应用物理实验室，并作为马歇尔太空飞行中心行星任务项目办公室的一个项目进行管理，并得到NASA其他几个中心的支持：喷气推进实验室、戈达德太空飞行中心、约翰逊太空中心、格伦研究中心和兰利研究中心。 如欲了解更多关于DART任务的信息，请访问: https://www.nasa.gov/planetarydefense/dart和dart.jhuapl.edu 如欲了解更多关于NASA行星防御协调办公室的信息，请访问: https://www.nasa.gov/planetarydefense 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/dart-arrives-at-vandenberg-space-force-base-its-final-stop-before-launch

DART坐落在一个高高的无尘室中间的支架上，开始看起来像一个无畏的航天器，它将在明年秋天直接前往一颗小行星。随着其紧凑的推出式太阳能阵列（ROSA）盘绕在航天器两侧的两个金色圆柱体中，以及其不太显眼但仍然完整的成像器——用于光学导航的Didymos侦察和小行星相机（DRACO）安全地藏在其面板下，该航天器已接近完全组装完成。 这种现有技术和新技术的混合，其中一些技术将首次展示，将见证DART完成其10个月的小行星目标之旅。 最近安装的推出式太阳能阵列（ROSA）和用于光学导航的Didymos侦察和小行星相机（DRACO）是两项关键技术，它们将使DART航天器能够在太空中导航并有效到达Didymos小行星系统。 影像来源：NASA/Johns Hopkins APL/Ed Whitman 美国宇航局的DART，即双小行星重定向测试，是一个精心策划的演示，将有助于确定动能撞击器技术（以每小时约15,000英里的速度将航天器直接飞向太阳系的一个小天体，并打算改变其路线）能否作为一种可靠的小行星偏移方法，以防此类危险降临地球。NASA一直在监测天空，并且已经确定了近40%的尺寸大于140米（459英尺）的潜在危险小行星，这些小行星都不会撞击我们的星球，包括为首次偏转测试选择的双星系统. 但为了证明我们的星球可以预料到意想不到的情况，DART 任务将着手推动小行星并安全地改变其在太空中的运动。在过去的两年里，用于这项任务的航天器已经在马里兰州劳雷尔的约翰·霍普金斯应用物理实验室(APL)开发和建造。领导NASA这项任务的APL现在正在对航天器进行收尾工作。 最近安装的ROSA和DRACO是两项关键技术，将使航天器能够在太空中航行并到达Didymos小行星系统。灵活和可卷曲的模块化“翅膀”尽管体积巨大，但比传统的太阳能电池阵列更轻、更紧凑、更坚固；在太空中，每个阵列将慢慢展开，达到28英尺长——大约相当于一辆公共汽车的大小。该技术于2017年首次在国际空间站（ISS）上成功测试，并于今年 6 月安装了更新版本，供国际空间站全天候使用。DART将成为首个使用这种新型阵列的航天器，为它们在未来任务中的使用铺平道路。Redwire公司在其位于加州戈莱塔的工厂开发了这项技术，并于5月向APL交付了ROSA，并在随后的几周内与APL团队密切合作，将它们仔细安装到航天器上。 虽然DRACO并不是全新的（它的灵感来自于新视野号的LORRI相机），但这个升级的成像器将是航天器上的唯一仪器。与自主导航软件SMART Nav（小天体机动自主实时导航）相结合，它将在帮助DART在太空中导航和识别正确的小行星目标方面发挥关键作用。 灵活且可卷曲的“翅膀”比传统的太阳能电池阵列更轻、更紧凑，尽管它们的尺寸巨大；在太空中，每个阵列将慢慢展开，达到28英尺长，大约相当于一辆公共汽车的大小。 影像来源：NASA/Johns Hopkins APL/Ed Whitman “传统的导航技术只能将DART送到目标小行星9英里以内的某个地方，” DRACO首席工程师、APL的Zach Fletcher（扎克·弗莱彻）说，“为了实现我们的任务目标，我们需要通过机载光学导航消除其余的误差。DRACO开始向DART的机载自主导航系统提供图像，距离目标5万多英里，即撞击前4小时，这是DART实现对Dimorphos的动力学影响的关键。” DRACO传回的目标小行星Dimorphos的图像，包括它在小行星上的撞击地点的最后一秒的一瞥，将对分析DART测试的结果和了解小行星是如何受到影响至关重要。 在过去几个月里，DART经历了一系列的环境测试和分析，最后的部件开始组装。同样地，SMART导航软件也经历了相当多的测试，因此该团队可以在DART与Dimorphos相撞前的最后几个小时放心地放弃对DART的控制。在DRACO和ROSA的参与下，DART航天器在7月下旬完成了振动测试，以确保所有硬件都是安全的，并为发射做好了准备。 由意大利航天局提供的用于小行星成像的轻型意大利立方体卫星，即（Light Italian cube satellite for Imaging of asteroid，简称LICIACube），将是在今年10月运送到发射地点之前搭载DART的最后组件之一。LICIACube将在DART撞击前大约五天部署，并捕捉航天器最后时刻的图像，以及由此产生的喷射羽流和DRACO永远不会看到的小行星的背面。 “DART是一支敬业的团队和合作伙伴多年工作的成果，他们克服了独特的挑战，在技术开发和行星防御方面都取得了第一，”在安装过程中领导该团队的DART机械工程师贝特西·康登（Betsy Congdon）说。“随着DRACO和ROSA这两项关键技术的成功安装和测试，我们非常有信心DART已准备好在运送到发射场之前完成其最终系统测试和审查。” 今年11月，该航天器将由SpaceX公司的猎鹰9号火箭从加利福尼亚州隆波克附近的范登堡太空部队基地发射。在2022年秋天，DART将把目光投向Dimorphos，这是一颗围绕较大的Didymos小行星运行的较小的卫星。它与Dimorphos的碰撞将使小卫星围绕主体的轨道速度改变几分钟。尽管撞击时小行星距离地球约680万英里，但地面望远镜仍能看到小行星系统，科学家将利用这些望远镜确定轨道周期的确切变化。 DART由NASA行星防御协调办公室指导，并得到NASA几个中心的支持：喷气推进实验室、戈达德太空飞行中心、约翰逊太空中心、格伦研究中心和兰利研究中心。 如欲了解有关DART任务的更多信息，请访问： https://www.nasa.gov/planetarydefense/dart 和 dart.jhuapl.edu 如欲了解更多关于NASA行星防御协调办公室的信息，请访问： https://www.nasa.gov/planetarydefense 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/dart-gets-its-wings-spacecraft-integrated-with-innovative-solar-array-technology-and-camera