NASA双小行星改道测试（DART）航天器飞向双小行星系统迪迪莫斯与迪莫弗斯的艺术概念图。较大的小行星迪迪莫斯由亚利桑那大学空间观测计划发现。图片来源：NASA／约翰斯霍普金斯大学应用物理实验室

NASA的DART任务证实，航天器能够在太空中对小行星系统施加微小推力，为行星防御技术提供了实际验证。

美国国家航空航天局（NASA）的双小行星重定向测试（DART）航天器成功改变了小行星系统的运动状态，验证了动能撞击器技术可作为防御潜在威胁性近地天体的一种可行手段。

新研究发现，当航天器于2022年9月故意撞击小行星卫星迪莫弗斯时，这次撞击不仅改变了该小天体围绕其较大伴星迪迪莫斯的运行轨道，还略微改变了这两颗小行星共同围绕太阳运行的路径。迪迪莫斯与迪莫弗斯通过引力相互束缚，围绕一个共同质心旋转，构成天文学家所称的双小行星系统。由于两者以这种方式相互关联，改变其中一个便会影响另一个。

意大利航天局的LICIACube立方星与NASA的DART任务一同飞行，用于拍摄航天器撞击Dimorphos小行星的画面。在这张LICIACube拍摄的撞击后图像中，可见碎石从较小的小行星Dimorphos喷射而出，呈扇形扩散，其上方是较大的双星伴星Didymos。图片来源：ASINASA

人类对太阳轨道的首次可测量影响

根据发表在《科学进展》杂志上的一项研究，科学家们仔细追踪了碰撞后小行星对的运动情况。他们发现，在DART撞击之后，该系统围绕太阳运行的770天轨道周期发生了不到一秒的微小变化。

这是人类制造的航天器首次显著改变自然天体的太阳轨道。

这虽是对轨道的一次微小改变，但随着时间推移，哪怕再微小的变化也可能发展为显著的偏转。美国国家航空航天局（NASA）华盛顿总部太阳系小天体项目首席科学家托马斯斯塔特勒表示，研究团队极为精确的测量结果再次证实了动能撞击是一种可行的地球防御技术，也表明通过撞击双小行星系统中的其中一颗成员，即可实现对整个系统的偏转。

这张小行星迪迪莫斯（左）和迪莫弗斯的图像由NASA的DART任务在撞击迪莫弗斯前几秒拍摄。此次对较小天体的撞击对其较大伴星的轨道产生了可测量的影响。图片来源：NASA约翰霍普金斯大学应用物理实验室

碰撞产生的碎片增强了推力。

当DART探测器撞击迪莫弗斯小行星时，撞击将大量岩石和尘埃抛射到太空中，并改变了该小行星的形状。这颗小行星的直径约为560英尺（170米）。被抛射出表面的物质携带动量离开小行星，从而产生了额外的推力。科学家将这一效应称为动量增强因子。

撞击后逃逸的碎片越多，碰撞所产生的推力就越强。研究人员发现，DART任务的动量增强因子约为2，这意味着飞溅的碎片使航天器自身传递的力大约增加了一倍。

先前的研究已表明，较小的卫星Dimorphos绕直径近半英里（805米）的Didymos运行的轨道周期在碰撞后变短了。Dimorphos原本绕Didymos一圈约需12小时，撞击使其轨道周期缩短了33分钟。

新分析表明，该事件还从双星系统中抛出了足够多的物质，导致其绕太阳运行的轨道发生了约0.15秒的微小变化。

该双星系统轨道速度的变化约为每秒11.7微米，或每小时1.7英寸，伊利诺伊大学厄巴纳香槟分校的研究第一作者拉希尔马卡迪亚表示。随着时间推移，小行星运动中如此微小的变化，都可能决定一个危险天体最终是撞击还是错过地球。

哈勃空间望远镜观测到，美国国家航空航天局（NASA）的DART航天器撞击较小的迪莫弗斯小行星后数日，迪迪莫斯—迪莫弗斯小行星系统喷射出两条尘埃尾迹。图片来源：美国国家航空航天局（NASA）、欧洲航天局（ESA）、李剑阳（行星科学研究所，PSI）、乔德帕斯夸莱（太空望远镜科学研究所，STScI）

为何微小的轨道变化对行星防御至关重要

迪迪莫斯本身从未处于撞击地球的轨道上，而DART任务也不可能使其进入撞击地球的轨道。然而，其轨道速度发生的微小变化，展示了未来若发现有威胁的近地小行星正朝向地球运行时，航天器动能撞击技术或许可用于实施防御。实现这一目标的关键在于尽早发现该天体，以便及时发射动能撞击器任务。

美国国家航空航天局（NASA）正通过研制近地天体（NEO）巡天望远镜任务来应对这一挑战。该任务由位于美国南加州的NASA喷气推进实验室负责管理，这台新型空间望远镜将是首台专为行星防御任务设计的天文观测设施。

该望远镜将搜寻难以探测的近地天体，包括反照率极低、可见光反射极少的暗色小行星和彗星。

这张艺术家概念图展示了美国国家航空航天局（NASA）的近地天体勘测者（NEOSurveyor）航天器在深空中的构型。航天器腹部呈黑色面板、棱角分明的结构是正在喷气推进实验室（JPL）建造的仪器舱，任务所用红外望远镜将安装于该舱内。图片来源：NASAJPL加州理工学院

科学家如何测量轨道变化

为确认DART撞击不仅影响了迪莫弗斯，还影响了整个双小行星系统，研究人员需要极其精确地测量迪迪莫斯绕太阳运行的轨道。除雷达及其他地面观测手段外，他们还监测了恒星掩星现象。

恒星掩星现象是指小行星从地球观测者的视角恰好运行到某颗恒星前方，短暂遮挡其星光的过程。这一瞬时的星光消失，使科学家能够以极高精度测定该小行星的位置、运动速度及形状。

捕捉这些事件十分困难。观测者必须恰好位于预测的陨石阴影穿越地球的路径上。需要多个观测站，有时相距数英里，才能收集足够的数据。

研究团队依靠全球志愿天文学家记录了22次恒星掩星事件。

结合多年已有的地面观测数据，这些恒星掩星观测成为帮助我们计算DART任务如何改变迪迪莫斯轨道的关键，该研究的联合负责人、喷气推进实验室高级研究科学家史蒂夫切斯利表示。这项工作高度依赖天气状况，通常需要前往偏远地区，且无法保证成功。如果没有全球数十名志愿掩星观测者的奉献，这一成果是不可能实现的。

关于迪莫弗斯形成方式的线索

对迪迪莫斯运动变化的追踪还使研究人员得以估算这两颗小行星的密度。他们的计算表明，迪莫弗斯的密度略低于此前的估计值。

这支持了这样一种观点：迪莫弗斯是由快速自转的迪迪莫斯抛射出的碎屑形成的。随着时间推移，这些松散物质在引力作用下逐渐聚集，形成了科学家所描述的碎石堆小行星。

人类首次开展的改变天体轨道的任务

DART航天器由位于马里兰州劳雷尔的约翰霍普金斯大学应用物理实验室为美国国家航空航天局行星防御协调办公室设计、建造并运行。该办公室负责领导美国国家航空航天局持续开展的防范小行星威胁、保护地球安全的相关工作。

此次任务首次实现了人类对自然天体在太空中的运动轨迹进行有意识的改变，验证了一种未来可用于防范潜在威胁性小行星撞击地球的可行防御策略。

《DART任务后的迪迪莫斯系统》，作者：拉希尔马卡迪亚、史蒂文R切斯利、大卫赫拉尔德、达维德法尔诺基亚、南希L查博特、尚塔努P奈杜、安德鲁S里夫金、亚历山德罗斯西亚卡斯、达米娅苏阿米、保罗坦加、索蒂里奥斯察夫达里迪斯、克勒梅尼斯齐加尼斯、塞巴斯蒂安布基永和西格弗里德埃格尔，2026年3月6日，《科学进展》。 DOI10.1126sciadv.aea4259

BY: Jet Propulsion Laboratory

FY: AI

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