確認！人類首次改變了一個天體繞太陽運行的軌道

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原作：MICHELLE STARR

翻譯：Moss

校譯：劉明睿

編排：王璞

后臺：朱宸宇

https://www.sciencealert.com/confirmed-humanity-changed-an-objects-orbit-around-the-sun-for-the-first-time

DART航天器撞擊孿小星（Dimorphos）后瞬間飛散的碎片

圖源：NASA DART團隊與LICIACube

2022年，NASA進行了一項實驗：他們故意讓一艘航天器撞向一顆小行星孿小星（Dimorphos），以測試是否能夠改變它繞另一顆較大的小行星孿大星（Didymos）運行的軌道。

這項名為“雙小行星重定向測試（DART）”的任務最終使得孿大星和孿小星之間的軌道周期縮短了整整33分鐘。

但新的測量結果顯示，它的影響遠不止于此——這次撞擊不僅改變了兩顆小行星彼此之間的軌道周期，還改變了它們整個系統在太空中的運行軌跡。

這標志著人類首次直接改變了一個自然天體繞太陽運行的軌道。

伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的航天工程師 Rahil Makadia 領導的研究團隊寫道：“DART 項目已經推動了多種前沿科技的發展，改變雙小行星系統的繞日軌道便是其中最新的一項。”

DART任務是所謂行星防御的一環——應對小行星、彗星等近地天體可能帶來的威脅。太陽系中存在大量巨大的巖石天體，雖然目前沒有發現有哪一顆會在近期撞擊地球，但人類仍希望為這種可能性做好準備。

DART 任務的思路相當直接：其目標是一對彼此受引力束縛的小行星，其中較大的孿大星直徑約 780 米，較小的孿小星直徑約 160 米，因此更容易被撞擊推動，從而改變軌道。

科學家選擇這個系統還有一個原因：它的軌道周期此前已經非常精確地測定過，因此任何變化都很容易被檢測出來。DART任務的成功標準是：通過撞擊孿小星，改變它繞孿大星運行的軌道周期。

DART團隊原本預計軌道周期會改變約7分鐘，但實際測得的變化達到了 33 分鐘，這令科學家們非常興奮。

然而，這個小行星系統也是龐大的太陽系的一部分。Makadia 團隊想知道：DART任務是否不僅改變了孿小星繞孿大星的軌道周期，還改變了這兩顆小行星繞太陽運行的整體軌跡。

由于孿大星和孿小星彼此受引力束縛，它們實際上是圍繞一個共同的質心運行。當DART航天器撞上孿小星時，撞擊不僅推動了這顆較小的小行星，還向太空噴射了大量碎片。

這些飛散的碎片帶走了小行星系統的一部分動量。科學家此前就預測，這種動量損失可能會產生一個微小的反沖效應，從而略微改變孿大星—孿小星系統繞太陽運行的運動狀態。

自2022年9月撞擊事件以來，各種儀器一直在持續監測這一小行星系統。Makadia 團隊分析了大量觀測數據，包括：22次恒星掩星觀測，5955次地面觀測得到的位置測量，DART航天器自身的3次導航測量，9次地面距離測量。

綜合這些數據，研究人員發現：撞擊確實給孿大星—孿小星系統帶來了一個微小的推動，使其軌道速度減慢了約11.7微米/秒。換算一下相當于每小時慢了42毫米的距離，差不多是一塊Apple Watch表盤的寬度。

在太空中，即使是極其微小的速度變化，也會隨著時間逐漸累積成顯著的軌道偏移。如果速度減少11.7微米/秒，持續10年，軌道位置將累計改變約3.69公里。

從行星防御的角度來看，如果我們能提前幾年甚至幾十年發現危險的小行星，哪怕只是輕輕推一把，也可能足以讓它安全地偏離地球。再也不能期待小行星毀滅地球了！

未來的太空任務將進一步揭示這次撞擊的詳細情況。歐洲空間局的“赫拉”（Hera）探測器計劃在近十年內抵達孿大星—孿小星系統。它將詳細研究DART航天器撞擊留下的撞擊坑，并測定兩顆小行星的質量和結構。

但目前取得的成果已經足夠令人驚嘆。這是人類首次改變一個自然天體在太陽系中的運行軌道。

研究人員寫道：“研究結果表明，像DART這樣的行星防御任務能夠改變天體的繞日軌道，標志著人類在防范未來小行星撞擊地球方面邁出了重要一步。”

該研究成果已發表在期刊 《Science Advances》。

責任編輯：DAIKIN

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