发射在即，“赫拉”将揭秘被撞击小行星发生了什么

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欧洲航天局（ESA）即将启动一项任务，以评估人类在保护地球免受小行星撞击方面的有效性。这项名为“赫拉”的任务将访问一颗在2022年被美国航空航天局（NASA）航天器撞击的小行星，以分析使其偏转的效果。

“赫拉”任务及其立方体卫星将研究小行星Dimorphos和Didymos（艺术图）。图片来源：ESA

“看起来我们撞击得足够猛烈，改变了它的形状。”“赫拉”团队成员、法国蔚蓝海岸天文台（OCA）行星科学家Harrison Agrusa说。

“赫拉”任务计划最早于当地时间10月7日在美国佛罗里达州卡纳维拉尔角搭载美国太空探索技术公司（SpaceX）“猎鹰9”号火箭发射，不过由于SpaceX调查其运载火箭的问题，发射可能会推迟。这艘太阳能驱动的航天器大小相当于一辆小型汽车，将花费约两年时间——2026年底到达目标，即位于地球和火星之间的双小行星系统Didymos和Dimorphos。

这项耗资3.63亿欧元（约合3.98亿美元）的任务是NASA的双小行星重定向测试（DART）的后续行动。2022年9月，DART航天器撞击了直径160米的Dimorphos——双小行星中较小的一颗，这次撞击使Dimorphos围绕Didymos的近12小时的轨道周期缩短了33分钟。研究人员表示，这提供了强有利证据，表明未来可以使用类似方法改变撞击地球的小行星轨道，但目前尚未发现这样的小行星。

“赫拉”本应在DART撞击时就在Dimorphos上以收集实时实验数据。但ESA在2016年取消了任务，又在2019年恢复了任务，这意味着它将比DART晚4年到达。这使得比较Dimorphos撞击前后的形态更加困难。

“如果能获得完整的特征数据会更好。”OCA行星科学家、“赫拉”任务负责人Patrick Michel说，“幸运的是，撞击的结果仍然存在。”

DART以每小时2.2万公里的速度撞击小行星，将近1000吨物质送入太空，包括大小如公共汽车的巨石。远程观测表明，它形成了一个直径约50米的陨石坑，宽度相当于一个足球场，但真正的尺寸要等到“赫拉”到达后才能揭晓。“这是一个宽度相当于天体1/3的大坑。”“赫拉”任务科学家之一、美国约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室（JHUAPL）物理学家Dawn Graninger说。

当“赫拉”到达时，它将缓慢接近并将自己定位在两颗小行星周围的轨道上。“这是第一次与双小行星交会。” Michel说。然后，“赫拉”将使用相机和红外成像仪对小行星开展为期6个月的研究，并逐渐将高度从小行星之上30公里降低到1公里。

“‘赫拉’就像一名侦探。”Michel说，“它会回到犯罪现场，告诉我们发生了什么，以及为什么。”

美国罗切斯特大学天文学家Alice Quillen认为，研究这个系统将使人们对这两个小行星有前所未有的了解。大约15%的小行星是双星系统。“关于双小行星系统的一个谜团是，它们被预测会很快地解体。”她说，这是因为太阳的辐射压力。Dimorphos轨道上的轻微摆动可能解释了它是如何被Didymos的引力束缚的。

DART的撞击可能重塑了小行星近似球形的形状。“许多撞击模型表明我们使它变长了。”Agrusa说。

撞击还可能使Dimorphos在绕Didymos运行时翻滚。在此之前，它一直被潮汐锁定，就像月球指向地球一样，它的同一面总是朝向它的更大的同伴。但DART可能使其轴旋转混乱，甚至可能上下翻转，这是Agrusa在撞击前预测的。“我们认为这可能已经发生了。”他说。

“赫拉”拍摄的Dimorphos表面巨石位置与DART拍摄的位置的差异，也可能揭示这颗小行星发生了什么变化。

JHUAPL行星科学家Andy Rivkin说，这项任务将“回答偏转实验的一些未解之谜”。他是DART任务负责人、现在参与了“赫拉”任务。

任务进行大约两个月后，“赫拉"将部署两颗小型立方体卫星——Juventas和Milani，它们将环绕双小行星飞行。测量3个航天器之间的距离将帮助科学家计算Dimorphos的引力，从而计算出它的质量，这是理解小行星偏转的关键信息。Michel表示，如果质量较低，“那么我们或许可以轻易地使其偏转，因为它很轻”；如果质量较高，表明DART的方法在推动小行星偏离轨道方面很有效。

随后，两颗立方体卫星将尝试在Dimorphos 上着陆，提供关于其重力和组成更丰富的信息，并从表面拍摄图像。