史無前例!NASA太空探測器撞擊小行星,為地球測試「行星防禦系統」,避免大滅絕再度降臨

2022-09-27 16:26
2022年9月,NASA太空船「DART」撞擊小行星,嘗試改變小行星運行軌道。(NASA官網)
2022年9月,NASA太空船「DART」撞擊小行星,嘗試改變小行星運行軌道。(NASA官網)

台灣時間27日清晨7時14分,美國航太總署一具太空探測器以2萬2500公里的時速撞上一顆小行星,在浩瀚太空中化為煙塵碎片。不過整起事件並非意外,而是一項史無前例、精心策劃、耗資3億2500萬美元(新台幣98億元)的「行星防禦測試」

航太總署(NASA)為何要如此大費周章到外太空燒錢?原因其實不難明白,讀者不妨回想一下幾部好萊塢災難片的情節:《世界末日》(Armageddon)、《彗星撞地球》(Deep Impact)千萬別抬頭》(Don't Look Up)。面對太空中無數的小行星與彗星,地球真的需要一套「行星防禦系統Planetary Defense)」。

DART,雙小行星轉向測試

執行這項「自殺任務」的探測器名叫「DART」,是「Double Asteroid Redirection Test(雙小行星轉向測試)」的首字縮寫。無端被撞擊的苦主名叫「迪莫佛斯(Dimorphos)」,撞擊事件發生在距離地球1100萬公里的地方,天文望遠鏡與探測器上的攝影機將記錄下整個過程,完整結果數周之後公布。

迪莫佛斯直徑只有160公尺,環繞一個有如雙胞胎、但大一號(直徑780公尺)的夥伴「迪迪摩斯(Didymos)」運轉,兩者距離只有1.2公里,形成一個「雙小行星」系統。迪莫佛斯也可以視為迪迪摩斯的衛星,DART任務科學家預期它遭到撞擊之後會「轉向」,繞行迪迪摩斯的軌道出現些微變化,縮小約1%,周期從11小時55分縮短為11小時45分。

2022年9月,NASA太空船「DART」撞擊小行星,嘗試改變小行星運行軌道。(NASA官網)
雙小行星「迪莫佛斯」(右)與「迪迪摩斯」。(NASA官網)

恐龍大滅絕可能就是小行星肇禍,「撞擊-轉向」效應或可讓地球逃過一劫

果真如此,未來(遲早的事)如果有一顆「殺手小行星」或「殺手彗星」衝著地球殺過來,人類或許(只是或許)有機會如法炮製:發射探測器-與來犯天體相撞-改變它的軌道-讓地球逃過大滅絕(mass extinction)。發生在6600萬年前的「白堊紀﹣古近紀滅絕事件(恐龍大滅絕,Cretaceous–Paleogene extinction event)」,凶手很可能就是一顆撞上地球的小行星或彗星。

這套研發中的「行星防禦系統」造成的轉向效應看似微不足道,但會隨著時間過去而放大。因此未來真的要派上用場,必須在來犯天體抵達地球之前5年、10年、15年、20年之前使用,才來得及讓對方擦身而過。換言之,小行星與衛星的觀測、預警工作極為重要。好消息是,科學家預期未來100年地球都會安然無事,除非出現被觀測到時已經太遲的「殺手」。

當高爾夫車撞上埃及金字塔

電影中對付來犯天體的作法是用核彈炸碎,但這在現實中並不可行。DART探測器預計會在迪莫佛斯的地表撞出一個直徑數十公尺的環型坑(crater,類似地球上的隕石坑),將大約1000公噸的物質拋向太空,從而造成它的轉向。不過無論是DART撞擊前抑或撞擊後,迪莫佛斯與迪迪摩斯都不會對地球形成威脅。

DART的體積相當於一部販賣機,重量約570公斤,槓上的迪莫佛斯卻重達500萬公噸,科學家形容這是「高爾夫車撞上埃及金字塔」。如果DART這回錯過目標,幾年後還有一次「狹路相逢」的雪恥機會。DART只搭載一項儀器:一部同時拍攝、導航、鎖定目標的「DRACO」攝影機。由於「事發地點」太過遙遠,科學家要幾周之後才能確認迪莫佛斯是否已經轉向

小行星,太空探測的熱門目標

小行星是近年各國太空探測的熱門目標。NASA的「歐西里斯─REx(OSIRIS-Rex)」正從小行星「貝努(Bennu)」帶回約400公克的塵埃與礫石,將是珍貴的研究資源。日本的「隼鳥」探測器已經兩度從小行星採樣並帶回地球。中國計劃在2025年前後實施近地小行星「 2016HO3」的採樣返回探測任務。NASA的「露西號(Lucy)」探測器正前往鄰近木星的「特洛伊群小行星(Trojan group)」。 (相關報導: 閻紀宇專欄:阿提米絲與嫦娥爭相登月,美中「新太空競賽」全面開打 更多文章

NASA最新的探測器「近地小行星偵察兵(Near-Earth Asteroid Scout)」可望在近期內升空,「靈神星(Psyche)」任務則因軟體設計問題而延宕。此外,NASA正籌備發射「近地天體觀測者(Near-Earth Object Surveyor,NEO Surveyor)」紅外線太空望遠鏡,它將負責搜索距離地球48萬公里之內的小行星。歐洲太空總署(ESA)的「赫拉(Hera)」探測器預計4年後重返「迪莫佛斯」與「迪迪摩斯」這對雙胞胎,觀察DART在前者留下的撞擊痕跡,並精確測量其質量。

NASA籌備發射的「近地天體觀測者(Near-Earth Object Surveyor,NEO Surveyor)」紅外線太空望遠鏡(NASA)
NASA籌備發射的「近地天體觀測者(Near-Earth Object Surveyor,NEO Surveyor)」紅外線太空望遠鏡(NASA)

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