5 种方法让我们知道 DART 粉碎了那颗小行星（但不是字面意思）

2022 年 9 月 26 日，美国宇航局的双小行星重定向测试 (DART) 航天器以每小时 13,000 英里的速度撞击小行星卫星 Dimorphos，改变了这颗外星岩石围绕其较大的伴星 Didymos 的轨道。这次撞击成功完成了规划、瞄准和自主飞行，行程达 700 万英里，成为动能撞击器概念的首次验证——这种航天器可用于改变未来任何小行星与地球相撞的轨道。

但要了解类似 DART 的任务在真实的末日情景中如何发挥作用，天文学家和国家安全专家需要大量数据和详细分析。在撞击发生之前，他们几乎立刻就获得了数据，因为几乎所有可以对准 Dimorphos 的望远镜和传感器都是如此。现在，对所发生事件的详细分析正在公开，首先是 3 月 1 日发表在《自然》杂志上的五篇论文。

1. 像 DART 这样的动能撞击器可以产生真正的轰动

在北亚利桑那大学天文学家克里斯蒂娜·托马斯领导的一项关于 Dimophos 轨道的研究中，一个国际团队计算了 DART 的坠毁对这颗小行星轨道周期的影响。他们利用雷达和光变曲线（测量 Dimophos 亮度随时间的变化）显示，这颗太空岩石在轨道上的速度减慢了 33 分钟，误差约为三分钟。

“为了验证行星防御动能撞击器技术的概念，DART 需要证明小行星在高速碰撞中可以被瞄准，并且目标的轨道可以改变，”托马斯和她的同事在论文中写道。“DART 成功地做到了这两点。”

然而，研究人员指出，DART 能够让 Dimorphos 减速整整半小时的原因可能有几个。如果唯一的因素是航天器的质量，那么这颗小行星的轨道变化应该不会超过七分钟。他们解释说，任何其他解释都“需要建模，超出了本文的范围”。

2. 小行星本身对 DART 有很大帮助

第二篇论文由行星防御首席科学家兼约翰霍普金斯应用物理实验室的安迪·程 (Andy Cheng) 领导撰写，深入探究了双星轨道发生如此剧烈变化的原因。

他的团队的研究发现，DART 撞击力将 Dimorphos 震落的物质“喷出物”放大了航天器传递的动能，使小行星的轨道变化放大了 2.2 至 4.9 倍。事实上，作者在论文中写道，“从逸出的喷出物中传递给 Dimorphos 的动量比传递给 DART 本身的动量要大得多”。

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确定航天器可以向小行星传递多少动量以及这会如何影响小行星的轨道是 DART 任务试图回答的关键问题，这项研究为科学家们提供了他们期待的参数。它说明了动能撞击器在危险小行星的组成成分下可能对其产生的效果范围。如果小行星撞击后喷出的物质更多，那么 DART 型航天器就可能比其它方式偏转更大的小行星，或者在更短的预警时间内偏转小行星。

3. 提前规划是拯救地球的关键

第三篇论文由约翰霍普金斯应用物理实验室的 Terik Daly、Carolyn Ernst 和 Olivier Barnouin 领导，其关键结论是，尽管 DART 成功撞击，撞击喷出物也起到了放大作用，但行星保护仍然是一个观察和预警的游戏。研究人员在论文中写道：“用于小行星偏转的动能撞击器技术需要有足够的预警时间——至少几年，但最好是几十年——以防止小行星撞击地球。”

值得庆幸的是，NASA 在 DART 任务之前就已经开始投资早期预警了。 2005 年 NASA 授权法案指示航天局对直径 460 英尺或更大的近地小行星进行 90% 的编目，这项任务现已完成。NASA 目前正在建造一个红外太空望远镜计划于 2028 年发射，它将有助于扫描天空寻找看不见的小行星。

美国宇航局行星保护官员林德利·约翰逊在一份声明中表示：“NEO 勘测者号代表了美国宇航局下一代快速探测、追踪和描述潜在危险近地天体的能力。”

4. DART 也秘密开展了行星科学任务

根据行星科学研究所高级科学家李建阳领导的第四项研究，Dimorphos 的喷出物不仅影响了小行星的轨道，还在撞击后三个小时内形成了一条距小行星 900 多英里的尘埃尾巴。

虽然彗星以其耀眼的尾巴而闻名，但正如科学家所说，小行星也会变得“活跃”，并在其背面形成一个小尾巴。人们认为这种情况发生在某种撞击之后，尽管这个想法从未得到验证。

9 月份的这次任务让科学家们“详细了解”了从喷出物到尾部形成的过程，该任务兼具行星保护和行星科学任务的双重功能。研究人员写道：“DART 将继续成为研究新发现的小行星的模型，这些小行星表现出由自然撞击引起的活动。”

5. DART 确实点燃了 Dimorphos

最后一篇论文也属于行星科学范畴，它仔细研究了 Dimorphos 在 DART 后遗症中的情况。由 SETI 研究所天文学家 Ariel Graykowski 领导的一项研究利用非洲和印度洋岛屿的地面望远镜发现，这颗小行星花了 23 多天才恢复到撞击前夜空中的亮度水平。

分析还发现，撞击时喷出物呈红色，这有点神秘。研究人员在论文中写道：“通常情况下，活跃的天体平均颜色比不活跃的天体更蓝”，并举了活跃彗星与不活跃柯伊伯带天体的例子。他们补充说：“观察到的一些更红的表面颜色可能是由于有机物的辐射造成的。”他们指出，实验室实验表明，太空辐射会导致一些可能在 Dimorphos 等小行星中发现的矿物质变红。

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这五项研究只是从不同角度分析 DART 任务的持续行动的第一波。例如，欧洲航天局的 HERA 任务将于 2026 年某个时候与 Dimorphos 会合，以更好地详细评估 DART 撞击的后果。在此之前，NASA 和其他合作者可以继续庆祝人类与周围太空关系中的一个重要里程碑。

美国宇航局科学任务理事会负责人尼古拉·福克斯 3 月 1 日在一份声明中表示：“当 DART 迎面撞击小行星时，我欢呼雀跃，这是世界上首次行星防御技术演示，而这仅仅是一个开始。这些发现加深了我们对小行星的基本了解，为人类如何保卫地球奠定了基础。”