美国国家航空航天局的DART任务改变了小行星Didymos围绕太阳的轨道

美国国家航空航天局的DART任务改变了小行星Didymos围绕太阳的轨道。来源：uux.cn/NASA

（神秘的地球uux.cn）据美国国家航空航天局（莫莉·沃瑟）：最新研究显示，当NASA的DART（双小行星重定向测试）航天器于2022年9月故意撞击小行星小行星Dimorphos时，它不仅改变了Dimorphos在其较大伴星Didymos周围的运动;碰撞还改变了两颗小行星绕太阳的轨道。Didymos和Dimorphos通过引力相互连接，围绕共享质心相互绕行，形成双星系统配置，因此一个小行星的变化会影响另一个。

正如周五发表在《科学进展》期刊上的一项研究详细介绍的，对这对卫星运动的观测显示，DART飞船撞击二形星后，绕太阳的770天轨道周期发生了短短的一分之一秒的变化。这一变化标志着人类制造的物体首次可测量地改变了天体绕太阳的轨道。

哈勃太空望远镜观测到两条尘埃尾巴，这些尘埃从Didymos-Dimorphos小行星系统喷射出，发生在NASA的DART飞船撞击该小行星数天后。uux.cn/NASA，欧洲航天局，李建阳（PSI），乔·德帕斯夸莱（STScI）

NASA华盛顿总部太阳系小天体首席科学家托马斯·斯塔特勒说：“这只是轨道上的一个微小变化，但只要时间足够长，哪怕是极小的变化也能发展成显著的偏转。”“团队极其精确的测量再次验证了动能撞击作为防御地球免受小行星危害的技术，并展示了双星小行星如何仅仅撞击其中一颗就能偏转。”

当DART撞击迪莫斯时，撞击将一大片岩石碎片喷射到太空中，改变了这颗直径560英尺（170米）的小行星的形状。由于碎片带着自身的动量远离小行星，它赋予了双形体爆炸性的推力——科学家称之为动量增强因子。更多的碎片被踢出，动力也更强。根据新研究，DART撞击时的动量增强因子约为2，意味着碎片损失使航天器本身产生的冲击力翻倍。

早期研究表明，这颗较小的小行星绕近半英里（805米）宽的迪迪莫斯星的12小时轨道周期缩短了33分钟。这项新研究表明，撞击从双星系统中喷射出了大量物质，甚至使双星绕太阳的轨道周期增加了0.15秒。

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究首席作者拉希尔·马卡迪亚表示：“双星系统的轨道速度变化约为每秒11.7微米，或每小时1.7英寸。”“随着时间推移，小行星运动的微小变化就可能决定危险物体撞击还是偏离我们的星球。”

尽管Didymos并未与地球撞击轨迹，DART任务也无法将其定向，但这种轨道速度的变化凸显了航天器——在此语境下称为动能撞击体——如果未来发现潜在危险小行星正处于碰撞轨道上，可能发挥的作用。关键是要提前足够远地探测到近地物体，从而发射动能撞击器。

为此，NASA正在建造近地天体（NEO）勘测者任务。由位于南加州的NASA喷气推进实验室管理，这台下一代空间巡天望远镜是首个为行星防御而建造的望远镜。任务将寻找一些最难发现的近地天体，如暗小行星和几乎不反射可见光的彗星。

为了证明DART对这两颗小行星都有可探测的影响——不仅仅是对较小的二形星——研究人员需要精确测量Didymos绕太阳的轨道。因此，除了对小行星进行雷达和其他地面观测外，他们还追踪了恒星掩星现象，即小行星正好经过恒星正前方，导致光点闪烁短暂消失。该技术能够极其精确地测量小行星的速度、形状和位置。

测量恒星掩星具有挑战性：天文学家必须在正确的时间出现在正确的地点，拥有多个观测站，有时相距数英里，以追踪小行星在特定恒星前方的预测路径。团队依靠全球志愿天文学家，他们在2022年10月至2025年3月间记录了22次恒星掩星。

研究联合负责人、喷气推进实验室高级研究科学家史蒂夫·切斯利说：“结合多年地面观测，这些恒星掩星观测成为帮助我们计算DART如何改变迪迪莫斯轨道的关键。”“这项工作高度依赖天气，常常需要前往偏远地区，且没有成功保证。没有全球数十名志愿掩星观察者的奉献，这一成果是不可能实现的。”

研究迪迪莫斯运动变化也帮助研究人员计算了两颗小行星的密度。迪摩斯的密度略低于此前认为的，支持了它由快速旋转的迪迪莫斯抛弃的岩石碎片形成的理论。这些松散物质最终聚集成了双形体，一种“瓦砾堆”小行星。