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避开致命小行星只是变得不那么危险

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如果小行星朝地球致命地撞击,我们是否可以安全地将其推出轨道,而不会使情况变得更糟?是的,多亏了一种新的计算系统,可以计算出将太空船撞向来袭小行星的完美位置。

避开朝地球飞来的小行星是一项高风险的尝试,我们并没有多少实践。 2023年,NASA的「双小行星重定向测试」(DART)首次展示我们可以通过将一个小探测器撞向围绕一个更大的小行星Didymos的较大小行星Dimorphos,从而改变其轨道30分钟。

但这样的演变并非没有风险。 将小行星转移到新轨道的同时,可能会将其推到一个称为重力钥匙孔的小窗口中,来自地球等更大物体的引力可能足以改变其轨道路径,使其绕地球回飞袭击其在稍晚日期点处的概率越来越大。

现在,以伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的Rahil Makadia为首的团队已开发出一种系统,可以找到撞击卫星的完美位置,以最小化这种风险。 该团队使用了从DART任务中收集的数据,以及关于小行星形状、质量和自转速度的信息,以预测不同碰撞位置会如何改变小行星的轨道。 这可以用来制作小行星表面的概率图,其中的每个点给出将目标推向重力钥孔的不同几率。 然后,科学家可以选择最低概率的撞击点。

“将这些重力锁定到小行星上是可行的,即使在任务起飞之前,成本仅为计算能力,因此我们应该这样做,以确保我们可以选择小行星表面的最佳可能目标点进行任何动能影响,”Makadia在9月9日芬兰赫尔辛基举办的欧洲行星科学大会(EPSC)上告诉。

Makadia和他的团队在小行星Bennu上测试了他们的方法,识别出2000多个可能的关键孔,绘制了一张可以安全撞击太空船的地图。

为一个小行星收集特定信息最好通过自定义探测器发送收集信息来完成,但如果发现的小行星距地球潜在碰撞距离较近,则这样做可能并不总是可行的。 然而,Makadia说,即使是使用地球望远镜的信息也应该可以进行大致分析。

NASA的DART宇宙飞船和意大利空间局(ASI)的LICIACube的插图,以及DART宇宙飞船获得的Dimorphos和Didymos小行星的照片。

NASA的双小行星重定向测试任务的艺术家想象图

NASA/约翰霍普金斯大学APL/Joshua Diaz

这种数据收集的安全测试运行将在2029年小行星Apophis与地球做出非常近距离接触时进行。 天文学家已经计算出这颗长450米的陨石将不会对地球造成风险,但其质量如此之大的物体如此接近地球是一种7500年一次的事件,因此天文学家正在赶紧准备空间任务,以便在不到四年的时间里拦截这颗小行星。

麻省理工学院的Richard Binzel说:“我们看到了很多小行星,但我们从未见过一颗小行星经历地球引力的这种压力和自然振动。” 他在9月8日的EPSC上说。

美国的OSIRIS-APEX太空飞船原本访问小行星Bennu,但现在已被重新定向到访问Apophis,欧洲空间局的RAMSES太空飞船也希望准备好在其经过地球时观察小行星。

除了围绕小行星以安全距离运行并收集关键信息,如其成分和形状,天文学家还希望在其表面着陆小千克大小的太空飞船来测量其内部的情况,包括当小行星经过大行星如地球时发生的长期预测振动活动。

Binzel表示,了解未来可能威胁地球的小行星的这些特性可能至关重要。 “如果我们必须面对实际的小行星威胁,无论是来自Apophis还是其他任何物体,我们一定要了解这些特性,比如小行星的自转或翻滚状态。”

不需要将Apophis推出轨道,因为其轨道路径已经得到天文学家的良好计算,RAMSES太空飞船也不会意外地将其撞入危险轨道,该任务的项目经理Paolo Martino说。 该太空飞船具有传感器,使其能够自主避免碰撞,即使发生碰撞,由于其低质量,对Apophis的影响很小,他说。

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