双小行星重定向测试(DART)如何击中靶心

玩过飞镖的人都知道，要射中靶心需要一定的技巧。你必须考虑轨迹、速度、距离以及任何可能阻止飞镖正常飞行的异常情况。现在想象一下，如果飞镖有一辆公共汽车那么大，靶心在700万英里之外——而且还在移动。

2021年11月24日，美国宇航局和约翰·霍普金斯大学应用物理实验室(APL)拍摄了这张照片，10个月后，也就是2022年9月26日，他们击中了靶心。双小行星重定向测试(DART)是美国宇航局和APL公司的一个联合项目，发射了一艘宇宙飞船以大约14000英里/小时(22530公里/小时)的速度在太空中飞驰，撞击一颗宽度约为525英尺(160米)的小行星。

DART通常被称为地球上第一个行星防御测试任务，旨在测试动能冲击器理论，以确定是否有可能改变Didymos(伪稳定的二元小行星系统)周围的Dimorphos轨道周期。这是什么意思?一种稍微简单和不完善的解释是，二形卫是一颗围绕较大的二形卫“运行”的小卫星。我们的目标是确定是否有可能改变Dimorphos的速度。在小行星撞击地球的事件中，这一轻推可能意味着直接撞击和侥幸脱靶的区别。

美国宇航局局长比尔·尼尔森在一份声明中说:“DART正在把科幻小说变成科学事实，这证明了美国宇航局为了所有人的利益而积极主动和创新。新闻稿．“除了NASA研究我们的宇宙和我们的家园之外，我们也在努力保护这个家园，这项测试将有助于证明一种可行的方法来保护我们的星球免受危险的小行星的伤害，如果有一颗小行星被发现正朝地球飞来的话。”

需要明确的是:在DART控制下与Dimorphos碰撞之前或之后，Didymos和Dimorphos都没有对地球造成任何危险。

在DART撞击之前，Dimorphos花了11小时55分钟绕其较大的母小行星Didymos运行。自从DART于9月26日故意与Dimorphos相撞以来，天文学家一直在使用地球上的望远镜来测量时间的变化。现在，调查小组已经证实，飞船的撞击改变了Dimorphos围绕Didymos的轨道32分钟，将轨道缩短为11小时23分钟。该测量的不确定范围大约为正负两分钟。

马里兰州Laurel APL的DART协调负责人Nancy Chabot说:“DART为我们提供了一些关于小行星特性和动能撞击器作为行星防御技术的有效性的迷人数据。新闻稿．“DART团队正在继续研究这个丰富的数据集，以充分了解这第一次小行星偏转的行星防御测试。”

通过模拟获得信心

约翰·霍普金斯APL公司进行的早期任务规划广泛依赖于万博Ansys系统工具包(STK)．DART到双小行星系统的轨迹的制定主要是使用STK进行规划的，在整个任务规划过程中，该团队继续使用STK来可视化相关向量和姿态。在关键的旋转和机动期间，当检查太阳相对于卫星的位置时，热团队赞赏STK的完整任务环境。

从发射到撞击，STK也被用于DART任务操作中心(MOC)。3D图形、物理精确的轨迹和六自由度卫星模拟使操作团队能够可视化DART的轨迹和航天器的姿态。STK还帮助研究小组可视化了卫星执行的推进器脉冲，因为它使用机载自动控制系统导航到小行星系统。

太空中的眼睛

有些人可能会忽视这项任务的一个方面是，这一事件的镜头是由DART航天器使用它的成像仪-用于光学导航的Didymos侦察和小行星摄像机(DRACO)进行直播的。

作为这次任务的一部分，意大利立方体卫星liiciacube监测了这次碰撞，并将在接下来的几天、几周和几个月内发回图像。

詹姆斯·韦伯太空望远镜，另一个不可思议的壮举依靠Ansys解决方万博案哈勃太空望远镜(Hubble Space Telescope)也能够在很远的地方通过一系列波长捕捉到这次碰撞，从而进行观察，这为撞击比预期的要大得多提供了第一个迹象。

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