@ 2023.03.12 , 11:58

如何阻止一颗小行星

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NASA称新发现的小行星可能在2046年撞击地球。初步估计显示,一颗名为2023 DW的直径为50米的太空岩石在未来23年内与我们的星球相撞的几率约为六百分之一。

我们用一艘价值3.3亿美元、大小相当于一头奶牛的太空船撞上了一颗大小相当于吉萨大金字塔的小行星。这是我们在行星防御方面的第一步,让我们看看它将如何在未来拯救我们。

以下内容为播客的文字实录。

Tulika Bose:如果一颗巨大的小行星开始向地球飞驰,会发生什么?我们是否都会像6600万年前的恐龙那样面临灭顶之灾?

[剪辑:撞击声和尖叫声]

Lee Billings:嗯,我们可能不会像恐龙那样灭绝。去年9月,NASA的双小行星重定向试验(DART)——一艘大小相当于高尔夫球车的太空船——撞上了一颗名为Dimorphos的小小行星,实际上改变了它围绕另一颗名为Didymos的小行星的轨道,这是我们有史以来第一次进行的行星防御测试。

[剪辑:NASA:“四、三、二、一。哦,天哪。哇哦。等待个别确认。我们撞上了!这是人类在行星防御方面的一个伟大胜利!”]

Bose:被誉为(无意中说)一个惊天动地的成功,科学杂志《自然》中不少于五篇研究文章详细介绍了我们这次天体重拳究竟是如何起作用的。

[剪辑:NASA:“多么精彩的时刻。几乎没有什么词能形容这个时刻。美极了。”]

Bose:我是Tulika Bose,《科学美国人》杂志的高级多媒体编辑。我在这里与Lee Billings交谈,他是我们负责空间和物理方面的高级编辑,他将尝试回答我相信我们都有的一些问题。

Bose:嘿,Lee。

Billings:嘿,Tulika。

Bose:好吧,有很多东西需要筛选。其中一项新研究详细介绍了这次碰撞如何改变了Dimorphos在太空中的路径——缩短了它围绕Didymos运行所需时间33分钟。那么,Lee,这是怎么做到的?

Billings:对。理想情况下——我们一会儿再谈实际情况——这就像打台球一样简单:用一颗台球撞另一颗,目标球就飞出去了。你能传递的动量越多,你得到的运动越多。所以你想要尽可能地撞中心。而在DART的情况下,它的目标是Dimorphos的“前面”朝向太阳的一侧,它以超过14000英里/小时的速度撞上了它。这大约是电影《钢铁之躯》中佐德将军的飞船速度的四分之三。

[剪辑:佐德将军:“现在。跪在佐德面前。”]

Bose:呃,好吧。那么告诉我们关于这两颗小行星的事吧。

Lee:啊,是的,这两颗小行星。Dimorphos是更大的小行星Didymos的一个卫星——有时我叫Dimorphos“Didymoon”,就是因为这个原因,对吧?这有助于评估DART的效果:可以把Dimorphos想象成一个时钟上的秒针,而Didymos是时针或者时钟本身。通过观察较小物体如何运动,更容易看到微小变化。

Bose:所以为了看看这有多神奇,让我们来看看Dimorphos有多大。它到底有多大?离我们有多远?

Billings:所以Dimorphos和大金字塔一样大、一样重。它也和罗马竞技场差不多大。

Bose:好吧,那还挺大。

Billings:但对于我们这些浸淫在现代化中的人来说,我喜欢说它比标准橄榄球场宽两倍左右,并且重达110亿磅。

Bose:哇哦。

Billings:而DART只是一艘1260磅的航天器——大约和一头奶牛的大小和重量相当。DART能够在Dimorphos上留下痕迹的事实,主要归功于它的高速撞击,我们已经说过它的速度是每小时14000英里。而这一切都发生在一次深空之旅之后,撞击点距离地球超过700万英里。

Bose:所以,这就像一头奶牛撞上了一个大金字塔?

[剪辑:奶牛哞哞叫,然后是啪的一声。]

Billings:基本上,这很混乱。

Bose:嗯。那么让我们回到科学上来。我们知道获取更多细节有助于天文学家理解为什么这次碰撞如此成功。关于这次撞击有什么新发现的细节吗?有什么让科学家感到惊讶的吗?NASA的原始目标是什么?

Lee:这是一个很好的问题Tulika。答案是让人惊讶的是它工作得如此好。NASA官方的成功标准是将Dimorphos的轨道改变73秒。最初的预测——如果它真的是一个台球,比如说完全由坚硬岩石组成——预测可能DART会把它推偏大约7分钟。相反,我们得到了33分钟,33分钟!

Bose:哇!

Lee:对!而差别在于Dimorphos根本不是一个台球。它是一个松散结合的碎石堆,正如DART接近时拍摄到的图像所显示的那样。所以当DART撞上它时,它喷出了一股巨大的羽流,一条长长的碎片尾巴,包含了超过200万磅重量物质,并且给Didymos带来了后座力,基本上就像来自霰弹枪一样。

Bose:哇,太厉害了。这真的帮助我更清楚地想象了一些。所以DART是一艘价值3.3亿美元、大小相当于高尔夫球车的宇宙飞船——它在几微秒内就被这颗小行星完全摧毁了。科学家们似乎很有信心这是一个成功的实验——但是我们还需要什么来确保任何更危险的朝向地球的小行星不会摧毁我们呢?

Lee:很好的问题,Tulika。我们真正需要的是更好的态势感知。有多少这样的物体在外面?它们是由什么组成的?它们在哪里?

Bose:嗯,现在谁在做这件事呢?

很多不同的人。关键是要建立一个包含不同大小、不同轨道、甚至不同组成物质的物体目录,并找出哪些是最具威胁性的。所以就近期项目而言,我们有Hera,这是第一个维度。那是欧洲航天局的一个项目。它以希腊神话中与宙斯结婚、众神之后的女神赫拉(Hera)命名。

Bose:女王!

Billings:女王,女王。现在,Hera本来应该和DART同时到达Didymos的Dimorphos。但是由于延误,它现在要到明年底才发射,它将在2026年某个时候到达。但这仍然会告诉我们更多关于这次划时代的撞击的后果。现在,还有其他一些事情要提一下。我很兴奋的一个项目是NASA的NEO surveyor,即近地天体探测器空间望远镜。那是一架红外空间望远镜,可能会在2028年左右发射。它将是创建这个物体目录,并更好地了解真正存在的东西和威胁的一个非常大的步骤。而在地面上有类似于Vera C. Rubin天文台的东西。这个任务非常重要的一点是它将从地面上做同样的工作。它将每晚多次拍摄全景、高分辨率的天空图像,每晚都制作几乎是高清电影般的天空影像。它能够看到移动着的小光点,其中一些可能是威胁地球的小行星。

Bose:哦,然后那是以Vera Rubin命名的,对吧。

Billings:没错。她是暗物质发现者之一,我相信是吧?

Bose:是啊,没错。我们也知道研究人员在业余天文学家的帮助下继续梳理DART数据,以了解更多关于这两颗小行星物理、地质和化学方面的信息。Lee,在不久的将来你最期待发现什么?

Billings:说实话,我有点认为Didymos和Dimorphos已经是过去式了。我们已经撞击了这块太空岩石,我们看到了发生了什么。我对得到这个目录感兴趣。我对了解更多关于各种各样的小行星的性质感兴趣,因为每次来袭的可能不是一堆碎石。如果它是一个大金属球呢?如果它是由冰做的呢?我不知道。

Bose:那倒是真的。

Billings:所以显然,答案就是要撞更多的牛进金字塔,要发射更多这样的任务,看看当我们在太阳系里猛击东西时会发生什么。话虽如此,我必须说,我不认为这足以拯救我们。还有很多情况下,有些东西可能会很快很猛地撞上我们,DART肯定救不了我们。

Bose:我一定会安心睡觉。

Billings:希望你能。

本文译自 Scientific American,由 BALI 编辑发布。

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