你撞我前,我先撞你?NASA的「重定向」小行星計畫

by:阿雀
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本周三,一枚火箭自美國加州的范登堡空軍基地升空,它上頭承載的探測器不是要前往月球或火星,而是要去找一顆名為「Dimorphos」的小行星,然後——撞上去。

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NASA最新計畫「DART」將準備測試人造探測器是否能夠完成撞偏小行星軌道的目標。本照為NASA提供的DART探測器與目標小行星「Dimorphos」之插圖。

歐新社/達志影像

發射探射器撞偏遙遠小行星

本周三(24),北美東部時區(EST)凌晨 1時21分(台灣時間為 24號下午 2時21分),作為行星防禦任務的一環,NASA透過SpaceX的獵鷹 9號運載火箭(SpaceX Falcon 9),自美國加州的范登堡空軍基地(Vandenberg Space Force Base)發射了一枚探測器,打算用它來撞偏一顆遙遠的小行星。

「雙小行星重定向測試」

這項耗費 3.24億美元(折台幣約 90億元)的計畫稱為「雙小行星重定向測試」(Double Asteroid Redirection Test,簡稱DART),NASA與其合作的美國馬里蘭州約翰·霍普金斯大學(Johns Hopkins University)應用物理實驗室,寄望它能成為人類的救世備案之一,在未來拯救地球免於被隕石毀滅之禍。

觀察撞擊結果的理想實驗目標

「DART」探測器的旅程為期十個月,預計在 2022年9月會橫越 680萬英里(約 1,094萬公里)遠,並以 1,200磅(約 544公斤)、如小型車般大小之姿,用時速 1萬5,000英里(約 2萬4,140公里)撞上一顆 163公尺寬的小行星「Dimorphos」——它是另一顆稍大、直徑約 780公尺的小行星「Didymos」的衛星。

「Dimorphos」和「Didymos」本身對地球都沒有威脅,但它與地球相對接近,而且擁有雙小行星結構,所以成為了觀察撞擊結果的理想實驗目標。

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如果本次DART計畫成功,這將會是人類首次改變自然天體的運行。本照攝於 23號,為發射前的獵鷹 9號運載火箭。

美聯社/達志影像

只會極小幅地改變軌道周期

依照NASA的構想,DART的高速撞擊將會改變「Dimorphos」的軌跡——除了它的速度將每秒加快幾分之一毫米外,運行軌道也會極小幅地縮小。

「DART只會極小幅地改變Dimorphos的軌道周期,而要是(我們)提前許多發現一顆小行星的話,這就是我們所需要的全部。」NASA行星防禦協調辦公室(PDCO)費斯特(Kelly Fast)道。

據NASA估計,這只會造成「Dimorphos」的軌道約 1%的改變幅度,這項實驗之後應該也不會對地球產生任何負面影響,

「人類將首次改變自然天體的運行」

「史上第一次,人類將改變太空中自然天體的運行,」針對DART的目標,隸屬NASA、同時也是計畫成員之一的史塔特勒(Tom Statler)如此表示。

事情總有例外?

事實上,地球每天都會接受大量宇宙殘骸的洗禮,包括冰、岩石與鐵塊等,它們大多數都不會造成傷害,在進入大氣層時就會燃燒完畢,但事情總有例外,人們不免擔心是否有一天,會有巨大的太空岩石碎屑突破大氣層,往地球的表面撞擊。

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其實小行星撞擊地球的機率極小,DART計畫只是以備不時之需。本照攝於 24號,獵鷹 9號運載火箭正衝向天際。

美聯社/達志影像

如山大的碎屑不太會造成威脅

因此,目前已經有大約 1,000個直徑約 3,300英尺(約 1公里)或更大的小行星被天文學家確認並追蹤,這些如山般大的碎屑會周期性地靠近地球,不過通常不被認為會對地球造成威脅——至少在接下來的幾個世紀都不會。

寬度超過300公尺便能摧毀大陸

更具有威脅性的,是尺寸較小的其他小行星。

超過 460英尺(約 140公尺)或更大的小行星,目前已經過確認的只有 40%左右,然而它們的總數或許高達 2萬5,000顆,每一個落在地球上,可能都會造成巨大的破壞。

例如寬度超過 300公尺的小行星,便可能讓整個大陸都被摧毀,超過 1公里大小的,則或許會對全地球都產生影響。

也就是因為尺寸在幾百公尺內的小行星,比起如山般大的小行星還要來得多,DART計畫成員之一史塔特勒表示,所以NASA認定它們更有可能成為傷害地球的威脅。

大滅絕等級1,500萬年才會發生一次

另一方面,據信在 6,600萬年前造成恐龍滅絕的那顆 6英里大(約 10公里)小行星「希克蘇魯」(Chicxulub),這種規模的撞擊估計大約 1,500萬年才會發生一次,所以因為隕石而導致世界末日的可能性基本上不高。

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造成恐龍滅絕的大規模撞擊,估計 1,500萬年才會發生一次。

Photo: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Deccan_Traps_volcano.jpg

「有個保險總是好的」

總而言之,不管是大顆還是小顆的小行星,天文學家認為它們撞擊地球的機率其實都非常小,例如參與DART計畫、來自約翰·霍普金斯大學的行星科學家里夫金(Andy Rivkin)就表示:「在我們的有生之年中,有東西會大到足以成為問題,讓我們必須將它轉向,這個機率是非常小的。」

「可是有時候,問題會在你沒有預計到的時機出現,有個保險總是好的。」

小型立方衛星記錄過程

回到DART計畫上,DART還安裝著一架由義大利太空總署(Italian Space Agency)設計的小型立方衛星(cubesat)「LiciaCube」,它將會在預定撞擊的十天前,從探測器上被釋放出來,其上方安裝的鏡頭,將會在距離「Dimorphos」55公里的範圍內負責記錄整個行動。

從本影片中,可以看到模擬的DART撞擊過程,以及「Dimorphos」運行軌道預計會產生的變化。

還有地面望遠鏡進行後續觀察

此外,地球上的望遠鏡也會測量「Dimorphos」繞行「Didymos」的軌道,是否真的有發生變化,預計在撞擊後的數周至數個月內便能夠觀察到結果,「我們真的想要知道的是:我們真的讓小行星偏離了嗎?這件事的成效又是如何?」NASA的史塔特勒如此道。

總之只是以備不時之需

當然,如果DART計畫成功了,那麼探測器撞小行星或許真能成為拯救地球的一個備案,「我們將會學到很多,並在未來做好更多的準備,」NASA行星科學處(Planetary Science Division)負責人葛雷茲(Lori Glaze)便表示:「——如果真的有個潛在小行星可以造成威脅的話啦。」