美國國家航空航天局研究：DART撞擊后小行星軌道和形狀發生變化 _美國

小行星Dimorphos在2022年9月26日宇宙飛船撞擊表面前兩秒被美國國家航空航天局的DART任務捕獲。對小行星撞擊前后的觀測表明，它是一個松散堆積的“瓦礫堆”物體。美國國家航空航天局/約翰霍普金斯大學APL
據美國宇航局（噴氣推進實驗室）：在美國國家航空航天局歷史性的雙小行星重定向測試之后，噴氣推進實驗室領導的一項研究表明，小行星Dimorphos的形狀發生了變化，軌道縮小。
2022年9月26日，當美國國家航空航天局的DART（雙小行星重定向測試）故意撞擊一顆560英尺寬（170米寬）的小行星時，它以多種方式留下了印記。演示表明，如果一顆危險的小行星與地球發生碰撞，動能撞擊器可以使其偏轉。現在，發表在《行星科學雜志》上的一項新研究表明，撞擊不僅改變了小行星的運動，還改變了它的形狀。
DART的目標小行星Dimorphos圍繞一顆更大的近地小行星Didymos運行。在撞擊之前，Dimorphos有一個大致對稱的“扁球體”形狀——就像一個被壓扁的球，寬于高。Dimorphos在距離Didymos約3900英尺（1189米）的地方有一個定義明確的圓形軌道，它花了11小時55分鐘繞Didymos完成了一圈。
“當DART產生影響時，事情變得非常有趣，”領導這項研究的美國宇航局南加州噴氣推進實驗室的導航工程師Shantanu Naidu說。“Dimorphos的軌道不再是圓形的：它的軌道周期”——完成一次軌道所需的時間——“現在縮短了33分15秒。小行星的整個形狀也發生了變化，從相對對稱的物體變成了‘三軸橢球’——更像長方形的西瓜。”

這張圖顯示了小行星Dimorphos在DART撞擊后經歷的大致形狀變化。在撞擊前，左，小行星的形狀像一個壓扁的球；撞擊后，它變成了更細長的形狀，就像西瓜一樣。美國航空航天局/噴氣推進實驗室加州理工學院
Dimorphos損壞報告
奈杜的團隊在他們的計算機模型中使用了三個數據源來推斷小行星撞擊后發生了什么。第一個來源是DART：航天器在接近小行星時捕捉到圖像，并通過美國國家航空航天局的深空網絡（DSN）將其送回地球。這些圖像提供了Didymos和Dimorphos之間間隙的特寫測量，同時也測量了撞擊前兩顆小行星的尺寸。
第二個數據來源是位于加利福尼亞州巴斯托附近的DSN的戈德斯通太陽系雷達，該雷達從兩顆小行星上反射無線電波，以精確測量撞擊后Dimorphos相對于Didymos的位置和速度。雷達觀測很快幫助美國國家航空航天局得出結論， DART對小行星的影響大大超出了最低預期。
第三個也是最重要的數據來源：世界各地的地面望遠鏡測量了這兩顆小行星的“光曲線”，即從小行星表面反射的陽光如何隨時間變化。通過比較撞擊前后的光線曲線，研究人員可以了解DART是如何改變Dimorphos的運動的。
當迪莫索斯繞軌道運行時，它會周期性地從迪莫索斯的前面經過，然后在迪莫索斯后面經過。在這些所謂的“相互事件”中，一顆小行星可以給另一顆小行星投下陰影，或者擋住我們從地球上看到的東西。無論哪種情況，望遠鏡都會記錄到暫時的變暗——光線曲線的下降。
用美國國家航空航天局的眼睛觀察DART對太陽系的影響
噴氣推進實驗室的高級研究科學家、研究合著者Steve Chesley說：“我們利用這一系列精確的光曲線下降的時間來推斷軌道的形狀，因為我們的模型非常敏感，我們也可以計算出小行星的形狀。” 。研究小組發現Dimorphos的軌道現在有點細長，或者說是偏心。“在撞擊之前，”Chesley繼續說道，“事件發生的時間是有規律的，顯示出圓形軌道。撞擊之后，時間差異非常小，顯示出一些東西歪斜了。我們從未想過會得到這樣的準確性。”
Naidu說，這些模型非常精確，甚至可以顯示Dimorphos在繞Didymos運行時來回擺動。
軌道演化
該團隊的模型還計算了Dimorphos的軌道周期是如何演變的。撞擊后，DART立即縮短了兩顆小行星之間的平均距離，將Dimorphos的軌道周期縮短了32分42秒，至11小時22分37秒。
在接下來的幾周里，小行星的軌道周期繼續縮短，因為Dimorphos在太空中損失了更多的巖石物質，最終以每軌道11小時22分3秒的速度沉降，比撞擊前減少了33分15秒。Naidu說，這個計算精確到1.5秒內。Dimorphos現在與Didymos的平均軌道距離約為3780英尺（1152米），比撞擊前近約120英尺（37米）。
華盛頓NASA總部太陽系小天體首席科學家Tom Statler說：“這項研究的結果與正在發表的其他研究結果一致。” 。“看到不同的小組分析數據并獨立得出相同的結論是一個堅實的科學結果的標志。DART不僅向我們展示了小行星偏轉技術的途徑，還揭示了對小行星是什么及其行為的新的基本理解。”
這些結果和對撞擊后留下的碎片的觀察表明， Dimorphos是一個松散堆積的“瓦礫堆”物體，類似于小行星Bennu 。歐空局（歐洲航天局）的赫拉任務計劃于2024年10月發射，將前往這對小行星進行詳細調查，并確認DART是如何重塑Dimorphos的。
關于使命
DART由位于馬里蘭州勞雷爾的約翰斯·霍普金斯應用物理實驗室（APL）為美國國家航空航天局行星防御協調辦公室設計、建造和運營，該辦公室負責監督該機構在行星防御方面的持續努力。DART是人類第一次有意移動天體的任務。
JPL是加州理工學院位于加利福尼亞州帕薩迪納的一個部門，在位于華盛頓的美國航空航天局總部的太空作戰任務局內管理美國航空航天署太空通信和導航（SCaN）項目的DSN 。