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

本报讯 一项3月6日发表于《科学进展》的研究表明，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方式，还微调了整个小行星系统围绕太阳运行的轨道。这一发现有力地证明，动能撞击器可作为行星防御手段，重新引导危险的近地天体。

小行星Dimorphos与较大的伴星Didymos通过引力相互束缚。这两颗小行星围绕一个共同的质心运行，科学家称之为“双星系统”。由于它们存在引力联系，任何变化都会影响另一颗的运动。

DART航天器由美国约翰斯·霍普金斯应用物理实验室设计、制造。2022年9月，它对Dimorphos进行了撞击。科学家随后详细追踪了这对小行星的运动。测量结果显示，双星系统围绕太阳运行的770天轨道在撞击后发生了0.15秒的变化。这标志着人类航天器首次可测量地改变了自然天体绕日轨道。

“变化虽小，但随着时间推移，微小变化足以累积成显著偏转。”NASA太阳系小天体研究首席科学家Thomas Statler表示，“研究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的威胁，并展示了仅撞击一个成员就可以使双星系统发生偏转。”

当DART航天器撞击Dimorphos时，大量岩石碎片被抛入太空，并改变了这颗约170米宽的小行星的形状。这些碎片带走了小行星的一部分动量，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。

表面喷射的物质越多，对小行星的推力就越大。研究人员发现，DART航天器撞击的动量增强因子约为2，意味着碎片使航天器产生的推力增加了约1倍。

先前研究表明，这次碰撞使Dimorphos围绕直径近805米的Didymos的轨道比原来的12小时缩短了33分钟。新研究发现，撞击还使双星系统抛出了大量物质，从而略微改变了它的绕日轨道。具体而言，该系统的轨道周期变化约0.15秒。

论文作者、美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的Rahil Makadia表示：“双星系统轨道速度的变化约为每秒11.7微米，即每小时4.32厘米。长期来看，如此微小的变化足以决定危险天体能否撞击地球。”

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。为提升对此类威胁的早期探测能力，NASA正在开发近地天体探测器。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，并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。研究表明，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，形成了所谓的“碎石堆”小行星。（文乐乐）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1126/sciadv.aea4259