NASA將於2022年首次展示行星撞擊防禦技術

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「雙小行星重定向測試」(The Double Asteroid Redirection Test, DART)是美國國家航空航天局（NASA）首次演示行星防禦技術的首次任務，它將有機會擊中其目標---雙小行星系統（Didymos）中的小衛星。這顆小行星對地球沒有威脅，是一個理想的測試目標，因為在雙星系統中，測量較小的小行星圍繞較大的小行星運行軌道的變化，要比觀察小行星圍繞太陽運行軌道的變化容易得多。包括馬里蘭州勞雷爾市的約翰?霍普金斯應用物理實驗室和全國其他地方的研究工作都正在緊鑼密鼓地開展工作，計劃於2021年啟動該項任務，並試圖完成迄今為止只在科幻電影中出現過的壯舉。

Didymos雙小行星系統觀測

最近的一次觀測活動發生在智利北部的塞羅帕拉納爾，那裡的科學家們使用歐洲南方天文台(European Southern Observatory)運行的超大望遠鏡(Very Large Telescope，VLT)觀測Didymos。超大望遠鏡包括四個望遠鏡，每個望遠鏡的鏡面長達8.2米，其中兩種被用於此次觀測。

參與觀測的DART調查團隊的聯合負責人、來自APL的Andy Rivkin表示，「Didymos系統因為太小太遠只能被看成一個光點，但我們可以通過測量該光點的亮度得到我們所需要的數據，其亮度會隨著Didymos A自轉和Didymos B公轉而發生改變。我們認為，最明亮的亮度變化表明較小的衛星Didymos B經過Didymos A前方或隱藏在其後方。這些觀測結果將有助於科學家確定Didymos B相對Didymos A的位置，並預示DART撞擊的準確時間，以最大限度地減小偏差。

調查組將於2020年末至2021年春季再次觀測Didymos。最後的地面觀測將在航天器向小行星飛行時以及撞擊發生後進行。

Didymos B的組成和結構非常關鍵

望遠鏡觀測是理解Didymos的關鍵，但不足以完全了解Didymos。

DART撞擊模擬工作組負責人、來自APL的Angela Stickle 表示，「儘管我們正在進行地面觀測，但我們對Didymos B的物質組成和結構知之甚少。我們需要預料到各種可能性，並對其結果進行預測。這樣一來，在DART撞擊Didymos B之後，我們就能夠知道測量結果告訴了我們什麼。」

對於方程式而言，結構至關重要，行星物質組成和結構亦是如此,不同的結構意味著不同的數據意義。在Didymos中，研究人員不確定DART是否會撞擊由固體岩石、鬆散碎石或更類似沙子的「更軟」物質組成的小行星。較軟的表面會吸收更多DART的力量，可能不會像擊中相對較硬的表面那樣使撞擊目標劇烈推動，這樣就削弱了預期效果。

2014年起，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室和DART團隊合作進行了大量的建模和模擬模擬工作，以幫助研究人員預測DART的目標在撞擊後會發生什麼。通過不同的模擬模擬，他們已將各種不同因素納入考慮：包括DART撞擊產生的額外動力以及由此產生的從隕石坑中噴射出來的碎片等，這些模擬模擬有助於研究團隊形成對DART撞擊影響做出預期。

匆匆看一眼Didymos

歸功於DART上搭載的DRACO成像儀和義大利航天局的一顆搭載CubeSat的LICIACube衛星，研究人員最終將有能力近距離觀察Didymos小行星系統，儘管觀測時間很短。

該鞋盒大小的LICIACube將在撞擊發生前釋放，記錄DART的撞擊及其影響。該衛星最近通過了初步設計審查，並已進入下一階段的發展。

用於作戰導航的 「雙子星」偵察和小行星攝像機 (DRACO)是DART上唯一的機載儀器, 主要用作DART的光學導航系統，捕捉相關圖像以幫助航天器抵達目標。

DARCO會將其所拍攝圖像輸入到APL開發的小型自主實時智能導航(SMART Nav)演算法中,該系統將在飛船撞擊前最後幾小時前,自動且精確地將DART引導到Didymos B。智能導航正準備在模擬航天器的航空電子設備上接受一系列的測試。

為正式任務使用時的成功操作做好準備，這也會提高工程師在實戰中的信心。

成功在即

雖然到目前為止，DART的大部分工作都是建模和模擬模擬，但航天器的許多零件已經開始成形。DART的全尺寸模型現在用作電纜和連接器組裝的佔位符，最終將構成線束。該任務已經簽署了幾個飛行硬體組件的製造合同，特別是航天器的太陽能電池陣列以及無線電和電源系統的電子設備也已經通過了關鍵的設計審查階段。

通過最近的一次設計變更, DART除了能利用電力推進系統之外，也能依靠小型肼推進器完成其使命。NASA研發的進化氙推進器商用(NEXT-C)離子引擎,將推動主要發射窗口於2021年7月啟動,縮短任務飛行時間。APL的DART項目經理Ed Reynolds表示，「DART只有一次機會完成任務，因此各項舉措需為DART提供更多的參考，以確保它一擊即中。

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