美国宇航局DART行星防御任务分析及其影响

行星防御研究人员指出，美国宇航局的DART小行星偏转任务在测试中导致巨石沿着意想不到的路径穿越太空，这可能为未来的小行星偏转任务带来新的挑战。

2022年9月，DART任务成功改变了小行星卫星Dimorphos的轨道。由动能撞击器击落的较小岩石获得的动量是航天器自身的三倍。

将小行星从轨道上移开

“我们成功偏转了一颗小行星，将其从轨道上移开，”马里兰大学天文学系研究科学家、第一作者托尼·法恩汉姆（Tony Farnham）说。“我们的研究显示，虽然DART航天器的直接撞击导致了这一变化，但被抛射的巨石提供了几乎同等重要的额外推动力。”

“这一额外因素改变了我们在规划此类任务时需要考虑的物理因素，”法恩汉姆说。

研究人员利用了意大利立方卫星LICIACube的数据，该卫星跟踪了DART任务。地面观测不足以对事后情况进行精确测量。在LICIACube的图像中，团队识别出104块以最高时速116英里移动的巨石，并追踪了它们的三维轨迹。这些岩石直径范围从0.2米到3.6米不等。

撞击分析

“我们发现这些巨石并非在空间中随机散布，”法恩汉姆说。“相反，它们聚集成两个明显的群体，其他区域则缺少物质，这表明有未知因素影响了分布。”

根据撞击情况，团队认为DART的太阳能电池板在航天器主体撞击之前，击碎了Dimorphos表面较大的巨石。这一初始撞击可能形成了最大的碎片群，约占已识别物体的70%。该群体以高速远离小行星。

“DART的太阳能电池板很可能撞击了小行星上的两块大巨石，名为Atabaque和Bodhran，”第二作者、马里兰大学天文学与地质学教授杰西卡·桑希恩（Jessica Sunshine）说。“证据表明，南部的抛射物群很可能由半径3.3米的Atabaque巨石碎片组成。”

行星防御展望

曾任“深度撞击”任务副首席研究员的桑希恩指出，两次任务存在差异。“深度撞击”任务涉及NASA探测器撞击Tempel 1彗星以研究其内部，但两者表面条件不同，导致结果各异。

“深度撞击撞击的是由非常细小、均匀颗粒组成的表面，因此其抛射物相对平滑且连续，”桑希恩解释道。“相比之下，DART撞击的是带有大巨石的岩石表面，产生了更复杂且呈丝状的抛射物模式。”

“比较这两次任务有助于了解不同天体对撞击的响应，这对规划行星防御任务非常重要，”桑希恩说。

这些发现对欧洲航天局即将于2026年进入Didymos-Dimorphos系统的Hera任务具有重要意义。

“LICIACube收集的数据为撞击事件提供了额外视角，尤其是DART最初设计依赖于地面观测，”法恩汉姆说。“Hera同样将直接观察撞击后的情况，基于DART数据进行预测。”

收集早期行星防御任务的全面数据被认为对理解偏转空间物体的物理过程和结果至关重要。

“如果一颗小行星正朝地球飞来，需要移动特定距离以避免撞击，那么这些细节就非常重要，”桑希恩补充道。

“你可以把它想象成一场宇宙台球游戏，”她说。“如果不考虑所有变量，我们可能无法达到预期效果。”

论文《DART任务中抛射的大型巨石使未来小行星偏转工作复杂化》于2025年7月4日发表在《行星科学杂志》上。