雙小行星改道測試

雙小行星改道測試
Double Asteroid Redirection Test
Dart header 2 (1).jpg
探測器撞擊小行星前的模擬情景
名称 DART
任务类型 避免小行星撞擊
运营方 NASA  / 應用物理實驗室
网站 nasa.gov/planetarydefense/dart
dart.jhuapl.edu/Mission/index.php
任務時長 預定 11 個月
目前已進行3天12小时
航天器属性
制造方 约翰斯·霍普金斯大学應用物理實驗室
發射質量 DART: 670公斤(1,480英磅),[1]
LICIACube: 14公斤(31英磅)
尺寸 12.5乘2.4米(41.0乘7.9英尺)
功率 6.6 瓦特
任務開始
發射日期 2021年11月24日, 06:21:02 UTC[2]
載具 獵鷹9號Block 5, B1063.3[3]
發射場 范登堡太空基地,SLC-4E
承包方 SpaceX
小行星迪迪莫斯 [4]撞擊器
航天器组件 DART
撞擊日期 2022年9月26日 (计划)
搭載儀器
用于光学导航的迪迪莫斯侦察和小行星照相机(DRACO)
DART Mission Patch.png
DART任务徽章  

雙小行星改道測試[5](英語:Double Asteroid Redirection Test,DART)是一项计划中的美国航天任务,旨在测试一种针对近地天体(NEO)的避免撞擊方法。该任务将故意使一架空间探测器撞向雙小行星迪迪莫斯,以测试航天器撞击的动能效应是否能成功使一顆会与地球相撞的小行星偏离方向。

DART是美國國家航空暨太空總署(NASA)和約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室(APL)的一个联合项目,由 NASA 行星任务计划办公室管理,美国宇航局的几个实验室和办公室提供技术支持。国际合作伙伴,如欧洲、意大利和日本的航太机构,正在为相关或后续项目做出贡献。

2018年8月,NASA 批准该项目开始最后的设计和组装阶段。DART于2021年11月24日06:21:02(UTC)发射,并计划于2022年9月26日撞击。

背景

最初,欧洲航天局(ESA)和美国国家航空航天局(NASA)有独立的测试小行星偏转策略的任务计划,到2015年,他们达成了一项名为艾達任務英语AIDA (mission)的合作,涉及两个独立的航天器发射,协同工作[6][7][8]。根据该提案,欧洲航天器AIM将于2020年12月发射,DART将于2021年7月发射。AIM将围绕较大的小行星运行,以研究其组成和其卫星的组成。然后,DART将在2022年10月接近地球时撞击小行星的卫星[7]。AIM将研究小行星的强度、表面物理特性和内部结构,并测量对小行星卫星围绕大小行星的轨道的影响。

AIM轨道器被取消了,小行星的全部特征将无法获得,而DART的撞击影响将由地面望远镜和雷达来监测。[9][8]

2017年6月,NASA批准从概念开发进入初步设计阶段[10],2018年8月,NASA批准该项目开始最终设计和组装阶段。[11]

2019年4月11日,NASA宣布将使用獵鷹9號发射DART[12]。原本计划将DART作为商业发射的次要有效载荷,以保持低成本;然而,2018年11月的任务更新报告指出,该任务有一个专门的运载火箭。

科学家估计太阳系中有25,000个大型小行星,尽管到目前为止,已经探测到大约8000个;因此,美国宇航局认为,一旦有近地天体威胁到地球,必须制定一个有效的计划[13]

任务简介

DART轨道动画示意图
  DART ·   小行星65803迪迪莫斯 ·   地球 ·   太阳 ·   2001 CB21 ·   小行星3361

早期的规划表明,DART计划被部署到旨在避开月球高轨道离心率高地球軌道。在这种情况下,DART将使用它的(低推力、高比冲NEXT离子推进器英语NEXT (ion thruster),慢慢地从高地球轨道逃离到一个略微倾斜的近地太阳轨道,从那里它将移动到与目标碰撞的轨道。

DART是一个重达610公斤的撞击器,[14] 除了必要的星敏感器,太阳追踪器以及一个20厘米大的相机(Didymos Reconnaissance and Asteroid Camera for Optical navigation – DRACO)外没有任何科学载荷,DARCO是基于新视野号上的LORRI设计的,以保证其在撞击小行星迪迪莫斯前进行自主飞行。[來源請求]

一个重达500公斤的DART以6.6千米每秒的速度撞击迪迪莫斯[15] DART at 6.6公里每秒(4.1英里每秒) [16][4] 可以给该卫星提供一个0.4 mm/s的△V。[17][7][18][19] 撞击目标点位于小行星迪迪莫斯的中心,这会使其11.92小时的公转周期缩短约10分钟[14] 这一微小的改变会随着时间的推移被不断放大,从而降低近地小行星撞击地球的风险。[20]

实际撞击对小行星的飞行速度以及其轨道的影响有很大的不确定性,因为人们对由于撞击抛射物带来的反冲力缺乏了解。 根据推测,撞击给小行星带来的动量将会是撞击器本身的3-5倍,通过精确测量,我们可以针对此类撞击构建出更加精确的模型,这也是任务的一大目标[21] 这个双小行星系统的轨道变化情况会在一周内得到初步的观测结果[22] 更多细节性的信息会在数年后有一个名为 Hera 的探测器进行测量。(该项目已于2019年11月获批)[23] [24]

DART采用了一种名为NEXT(NASA Evolutionary Xenon Thruster–Commercial)的光-电离子推进系统.[9][25] 其所需的3.5千瓦的电力将由一块面积为22平方米的太阳能板提供[26]

探测器的太阳能板采用卷轴式设计(ROSA - Roll Out Solar Array),这种设计以及在国际空间站上与2017年 Space-X CRS11任务期间完成验证[27]

DART是第一款采用新型高增益天线技术(RLSA - Spiral Radial Line Slot Array)的探测器,这种天线工作于NASA深空网络的X波段(7.2-8.4GHZ)。这种柔性天线的性能超出了此次任务的技术需求,同时该技术经过验证,被认为达到了TRL-6标准(Technology Readiness Level)[28]

子探测器

意大利宇航局 (ASI)将会参与到一个名为LICIACube的子探测器计划中,这是一个将会被安装在DART上的小型立方体探测器。LICIACube将会在撞击前10日与主探测器DART分离,以便留出足够的距离使得其在飞跃小行星迪迪莫斯期间对撞击产生的抛射物进行完整拍摄[23][29] LICIACube将会直接和地球进行通信,以便在撞击任务完成后回传数据[30]

后续任务

在这个合作任务中,ESA会负责 Hera探测器的制造, 并与2024年启程前往迪迪莫斯,并于2027年(DART撞击后5年)抵达并开展更加深入的科学探测 [31] [32] [31] HERA还会搭载两个小型立方探测器:Milani和Juventas。[31]

目标小行星

该任务的目标是小行星迪迪莫斯,这是一个双小行星系统,其中一颗小行星被另一颗较小的小行星所环绕。主小行星(迪迪莫斯A)的直径约为780米(2,560英尺);其小卫星Dimorphos(迪迪莫斯B)的直径约为160米(520英尺),位于距主小行星约1公里(0.62英里)的轨道上[9]。DART将瞄准较小的小行星Dimorphos。迪迪莫斯不是一颗越地小行星,重定向实验将不会造成小行星与地球撞击危险。[18]

媒体资料

参见

参考资料

  1. ^ Double Asteroid Redirection Test (DART). NASA. 2021-10-28 [2021-10-28].   该来源属于公有领域,本文含有该来源内容。
  2. ^ DART Launch Moves to Secondary Window. NASA. 2021-11-24 [2021-11-24].   该来源属于公有领域,本文含有该来源内容。
  3. ^ C19-009. NASA Awards Launch Services Contract for Asteroid Redirect Test Mission. NASA. 2019-04-12 [2019-04-12].   该来源属于公有领域,本文含有该来源内容。
  4. ^ 4.0 4.1 Andone, Dakin. NASA unveils plan to test asteroid defense technique. CNN. 2017-07-25 [2017-07-25]. 
  5. ^ 布魯斯威利閃邊,這才是拯救地球的方法. 網路天文館. 臺北市立天文科學教育館. 2019-03-21. 
  6. ^ AIDA DART Home page at APL
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 Asteroid Impact & Deflection Assessment (AIDA) study 互联网档案馆存檔,存档日期2015-06-07.
  8. ^ 8.0 8.1 DART at Applied Physics Laboratory Johns Hopkins University
  9. ^ 9.0 9.1 9.2 Planetary Defense: Double Asteroid Redirection Test (DART) Mission NASA 2017  该来源属于公有领域,本文含有该来源内容。
  10. ^ NASA plans to test asteroid deflection technique designed to prevent Earth impact G. Brown 4 July 2017
  11. ^ Asteroid-deflection mission passes key development milestone 7 September 2018
  12. ^ Northon, Karen. NASA Awards Launch Services Contract for Asteroid Redirect Test. NASA. 2019-04-11 [2019-04-12].   该来源属于公有领域,本文含有该来源内容。
  13. ^ NASA is planning an asteroid deflection test mission in case the unthinkable happens Science Alert 5 July 2017
  14. ^ 14.0 14.1 Double Asteroid Redirection Test (DART). NASA. 2021-10-28 [2021-11-05].   该来源属于公有领域,本文含有该来源内容。
  15. ^ DART: Home page at APL 互联网档案馆存檔,存档日期2018-05-10. DART Spacecraft APL 2017
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  18. ^ 18.0 18.1 Michel, P.; Cheng, A.; Carnelli, I.; A. Rivkin, C.; Galvez, A.; Ulamec, S.; Reed, C. AIDA: Asteroid Impact and Deflection Assessment Mission Under Study at ESA and NASA (PDF). Observatoire de la Côte d'Azur. February 2015, 1829: 6008 [2015-03-29]. Bibcode:2015LPICo1829.6008M. 
  19. ^ Course corrector Adam Hadhazy Aerospace America October 2017
  20. ^ NASA Pushes Through With Asteroid Deflection Mission That Could One Day Save Earth The Inquisitr 5 July 2017
  21. ^ Rivkin, Andrew S.; Chabot, Nancy L.; Stickle, Angela M.; Thomas, Cristina A.; Richardson, Derek C.; Barnouin, Olivier; Fahnestock, Eugene G.; Ernst, Carolyn M.; Cheng, Andrew F.; Chesley, Steven; Naidu, Shantanu. The Double Asteroid Redirection Test (DART): Planetary Defense Investigations and Requirements. The Planetary Science Journal. 2021-08-25, 2 (5): 173. ISSN 2632-3338. doi:10.3847/PSJ/ac063e. 
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  23. ^ 23.0 23.1 Asteroids have been hitting the Earth for billions of years. In 2022, we hit back. 互联网档案馆存檔,存档日期2018-10-31. Andy Rivkin, The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory September 27, 2018
  24. ^ Hera mission is approved as ESA receives biggest ever budget Kerry Hebden Room Space Journal 29 November 2019
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  28. ^ Bray, Matthew. A Spiral Radial Line Slot Array Antenna for NASA's Double Asteroid Redirection Test (DART). 2020 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation and North American Radio Science Meeting. 2020: 379–380. ISBN 978-1-7281-6670-4. S2CID 231975847. doi:10.1109/IEEECONF35879.2020.9330400. 
  29. ^ Kretschmar, Peter; Küppers, Michael. The CubeSat Revolution (PDF). ESA. 2018-12-20 [2019-01-24]. 
  30. ^ Cheng, Andy. DART Mission Update (PDF). ESA. 2018-11-15 [2019-01-14]. 
  31. ^ 31.0 31.1 31.2 Bergin, Chris. Hera adds objectives to planetary defense test mission. NASASpaceflight.com. 2019-01-07 [2019-01-11]. 
  32. ^ The Juventas CubeSat in Support of ESA's Hera Mission to the Asteroid Didymos. Hannah R. Goldberg, Özgür Karatekin, Birgit Ritter, Alain Herique, Paolo Tortora, Claudiu Prioroc, Borja Garcia Gutierrez, Paolo Martino, Ian Carnelli. 33rd Annual AIAA/USU Conference on Small Satellites.

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