一项最新研究表明，美国国家航空航天局（NASA）的双小行星重定向测试（DART）任务不仅改变了小行星的运动轨迹，还微调了整个小行星系统围绕太阳运行的轨道。这一发现有力证明，动能撞击器可作为行星防御手段。3月6日，相关研究成果发表于《科学进展》。

Dimorphos及其较大的伴星Didymos通过引力相互束缚。这两颗小行星围绕共同质心公转，科学家将这种现象称为“双星系统”。由于它们之间存在引力联系，其中一颗的任何变化都会影响另一颗的运动轨迹。

DART航天器不仅成功撞击了一颗小行星，还改变了整个小行星系统绕太阳运行的轨道。图片来源：ESA–ScienceOffice.org

DART航天器由美国约翰·霍普金斯应用物理实验室为NASA行星防御协调办公室设计、建造。2022年9月该航天器对Dimorphos进行了定向撞击。在最新研究中，科学家在撞击发生后精确追踪了这两颗小行星的运动轨迹。测量结果显示，双星系统围绕太阳运行的770天轨道周期在撞击后发生了0.15秒的偏移。这标志着人类制造的航天器首次对太阳系自然天体的轨道产生了可测量的影响。

“轨道变化虽微小，但随着时间推移，微小变化足以累积成显著偏转。”NASA总部太阳系小天体研究的首席科学家Thomas Statler表示，“团队的精密测量再次验证了动能撞击技术可用于防御小行星威胁，说明了仅撞击双星系统中的一颗小行星即可使其发生偏转。”

当DART航天器撞击Dimorphos时，大量岩石碎片被抛射入太空，并改变了这颗约170米宽的小行星的形状。碎片带走了小行星的一部分动量，从而有效增强了撞击的额外推力。科学家将这种效应称为动量增强因子。

行星表面喷射的物质越多，施加于小行星的推力就越大。研究人员发现，DART撞击产生的动量增强系数约为2，这意味着这些碎片使航天器产生的推力增加了约一倍。

先前研究已证实，这次碰撞使Dimorphos围绕直径近805米Didymos的公转轨道缩短了33分钟，而原周期为12小时。新研究发现，撞击使双星系统抛射出大量物质，从而微调了其绕日轨道。具体而言，该系统的公转周期变化约0.15秒。

论文作者、美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分的 Rahil Makadia表示：“双星系统轨道速度变化约为每秒11.7微米，即每小时1.7英寸。长期来看，如此微小的变化足以决定危险天体是否撞击地球。”

轨道速度的微小变化表明，如果科学家能尽早发现具有威胁的小行星，就可以利用航天器改变其轨道。为提升此类威胁的早期探测能力，NASA正开发近地天体探测器任务。该任务由NASA喷气推进实验室负责，将部署首台专门用于行星防御的太空望远镜。该望远镜将搜寻那些难以被发现的近地天体，包括反射可见光极少的暗色小行星和彗星。

追踪这些小行星的运动轨迹也有助于科学家估算这两个天体的密度。结果表明，Dimorphos的密度低于此前的估计。

这一发现还支持了这样一种观点，即Dimorphos是由快速旋转的Didymos脱落的碎片形成的。随着时间推移，松散的岩石物质在引力作用下聚集，形成科学家所称的“碎石堆”小行星。

相关论文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.aea4259