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刚刚,人类完成有史以来第一个行星防御任务!《独行月球》要成真

爱范商业 2022-09-29 12:54:38
北京时间 7:14 左右,人类主动用飞行器撞击了行星。

当年刺秦王的荆轲要是知道以后还会有飞行器主动撞上行星,一定也会和孤注一掷的飞行器颇有共鸣。同样预见到了自己的有来无回,同样执行的是自杀任务,同样相信自己的任务是有价值的。

不同的是,荆轲刺秦是自己的选择,DART 计划在太空发动的主动攻击则是人类的初步试验。为了防止像《独行月球》一样将有行星撞地球场景出现时人类束手无策,最聪明的大脑们决定先测试一下「地球保卫」预案。

刚刚,人类完成有史以来第一个行星防御任务!《独行月球》要成真

怀着这样的心情,NASA 做出了一个小飞行器,目送着它撞行星,大喊一声:「进击吧!DART!」

今天,地球飞行器撞向行星

1996 年 4 月 11 日,太空中的行星 Didymos 被亚利桑那州的一位太空观察研究员捕捉到了。在它附近还有一颗卫星 Dimorphos,因为卫星围绕着大的行星转动,因此这颗行星被最初的研究员命名为 Didymos,这在希腊语中的含义是「双胞胎」。

2022 年 9 月 26 日,这颗被人类发现了 26 年的行星惨遭「碰瓷」。人类通过多年的路径监测和详细的 DART 计划,终于在北京时间 9 月 26 日撞上了它。

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▲ NASA 官网展示的 Didymos

如果科幻电影看多了,那你可能会对撞击的场景很失望。它不像投入上亿预算制造的特效电影,没有那么多爆炸场景,甚至很可能像是「以卵击石」。

因为行星很大,飞行器很小。

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▲ 撞击预测动图

被撞的 Didymos(实际撞击的 Dimorphos 直径约为 163 米)被标记为对人类具有潜在威胁的近地行星。但近也是相对而言,到了 2123 年的 11 月,Didymos 将距离地球最近,这时还和我们离了有 590 万公里。

被地球派去太空「碰碰星」的飞行器是一个由传感器、天线、离子推进器和两个 8.5 米长的太阳能电池阵列组成的立方体形探测器。对于人类来说它很大、很重,550kg 几个人都抬不动。但对于行星而言,它小得可怜。

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▲ 就是它,去撞行星了

二者相差如此大,不势均力敌的情况很难有冲击力十足的大场面。

但大家要的从来不是直播效果,而是看到底有没有用。为此,地球上所有的望远镜都会盯着 Dimorphos,看看它被坚硬的探测器撞击之后会发生什么。

同时还有专门的摄影师一同记录这场「盛大落幕」,微型立方卫星 LICIACube 在撞击前就会和侦测器拉开距离,以便拍摄撞击的全过程。

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▲LICIACube 已经处于最佳观测机位

而侦测器本身搭载的 DRACO 也会实时记录撞击场景,给你全程直播。大部分时间它传回的都是黑色画面,但当它冲向 Dimorphos 时,第一视角的刺激感也是无与伦比的。

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▲ 最后的直播镜头一点点传回撞击地画面

当然,DRACO 工作到了最后一分钟。只是撞击发生后会发生什么,依旧得由 LICIACube 来记录,侦测器的历史任务已经完成了。

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Dimorphos 的一小坑,比月盾计划靠谱

除了得把撞击的最后画面记录下来,侦测器甚至得自己找路。

毕竟远在太空,要撞上的时候由地球发指令已经来不及了。所以在撞向 Dimorphos 的最后路程里,侦测器是在自己用智能导航系统完成一切。

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▲ 预计撞击前 30 分钟、10 分钟、3 分钟直播截图

44 个人的团队会提前在控制室完成遥测工作,但从要撞上行星 4 小时开始,侦测器就开始了自动驾驶。

直到撞击前一小时,侦测器就能在太空「看到」它需要撞击的目标,一点点修正线路朝他冲去。

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▲ 执行任务的侦测器

而在侦测器以 21140 公里/小时的时速撞上 Dimorphos 时,那颗行星距人类还有约 1100 万公里——一个对地球生物基本没有威胁的距离。

没有劲爆的爆炸场景,更多还是对探测器撞击能在多大程度上偏移行星的路径和方向的观察。

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据研究人员估计,这次撞击只能改变 Didymos 的一点点速度,让它完成公转的时间改变几分钟。几分钟的时间虽然不多,但对于太空中进行的地球保卫战中至关重要,这就可以让未来可能撞上来的行星绕过地球。

当然,要达到这种结果,可能还需要更多次的实验数据支撑才行。

NASA 的行星防御官 Lindley Johnson 表示:「DART 正在演示动能撞击技术,这种技术可以改变小行星在太空中的速度,从而改变其轨道。」

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洗衣机大小的侦测器撞向行星也不会对行星造成太大的影响,最多在表面砸出一个小坑。作为类比,这就像是高尔夫球车撞上了运动场,高尔夫球撞上了金字塔。能不能彻底撞毁行星不是最重要的,重要的是改变路径。

对比前段时间中国上映的电影《独行月球》,人类现实中的第一次地球防御测试用了不同方法。

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《独行月球》里的月盾计划就很商业大片,炸是主旋律。通过重型核弹摧毁小行星,再由月球来给地球当护盾。简单粗暴的同时,成功保卫地球的可能性也更低了一些。

中国科学院国家空间科学中心研究员李明涛就从更科学的角度分析了月盾计划的瑕疵:「靠月球挡碎片,必然挡一漏万。」所以电影中男主人公的牺牲或许不是戏剧效果,而是计划的必然,选择了月盾计划必然会有「小碎片」遗漏,而小碎片的杀伤力总是超乎想象。

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▲ 月盾计划的后遗症导致了男主必须要牺牲

只要一个直径超过 10 千米的行星撞击地球,其后果就是人类无法想象的。

要想在太空中保护人类,DART 所代表的动能撞击就是最成功的技术手段了。

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▲ 这次撞击的 Dimorphos 甚至直径只有 163 米,就算真的撞击了地球,杀伤力有限

行星防御工具箱还有什么?我们真的能用到吗?

用个小侦测器去撞行星,完全属于人类的未雨绸缪行为,而且是提前了至少一个世纪的未雨绸缪。

有恐龙灭绝的先例在前,全世界的航天局一直盯着太空,定位那些可能对人类文明可能构成威胁的小行星的存在。但这么多年监测下来,只有少部分的太空岩石具有威胁性,人类直到下个世纪都没什么需要担心的。

但人不是恐龙,他们总是要提前做准备,哪怕这个准备以世纪为单位。

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所有人做这些防御测试的工作都相信,只要你等待的时间够久,总会有一颗行星撞向地球的。所以当行星撞击不是一个迫在眉睫的问题时,适合提早找到一种低成本的解决方案,即便你很大程度上是在为后来人做准备。

但一切也不只是为了保护地球,在人们对太空认知不完全的时候,行星撞击的测试是非常可贵的实验数据,也能帮我们更好地了解太空。

例如 2023 年的 OSIRIS-REx 就会带回 Bennu 行星的一部分,这是美国第一个带回行星样本的航天器。它所带回的小行星碎片可以帮助科学家了解太阳系早期是怎样的,行星又是怎样形成的,它也是未来行星开采的重要尝试。

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▲ OSIRIS-REx 试图带回研究材料

更重要的是它对地球防御计划也很有帮助,Bennu 行星的一部分有助于研究亚科夫斯基效应——当小行星吸收阳光和释放热量时对小行星产生的微小的推动力。即便这种推力很小,但只要你更好的了解掌握它,未来你也可以利用这些效应「推动」行星。

DART 是第一个地球主动撞击行星的飞行器,但不会是最后一个。2024 年欧洲空间局就会发射一个飞行器,该飞行器预计将于 2027 年抵达 Didymos。这是为了完成「撞击事故报告」,亲至现场调查 DART 撞击影响,确认 DART 撞击所形成的陨石坑特征。

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▲ 欧洲空间局的 Hera 主要观察前一次撞击的结果

中国也打算去撞一撞。国家航天局副局长吴艳华在接受央视专访时就曾表示,我国正在着手组建近地小行星防御系统,或许会在 2025 年或 2026 年进行一次小行星撞击防御试验。

在科学家为行星撞击的防御工具箱里,也不仅有动能撞击。《独行月球》里的核爆也是备选方案之一,引力拖车、激光烧蚀、质量驱动、离子束偏移都是科学家为「即将」的危机准备的解决方案。

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对比太空中巨大的行星和无垠的空间,地球发射的飞行器撞击影响甚小,想用小小的飞行器改变行星的轨迹如同蚍蜉撼树。但凭借着精确的计算和提前几个世纪的尝试,地球上的居民不会像当年的恐龙一样手足无措。

探测器撞击行星,科学与岁月结盟,人类不再束手无策。

这不是宇宙的浪漫,但却是人类的智慧。

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