
三個接觸小行星的圖像——Arrokoth(右)、67P/Churyumov-Gerasimenko(中)和Itokawa(左)鳴謝:美國國家航空航天局、歐空局和JAXA
據今日宇宙(安迪·托馬威克):想玩一局宇宙臺球嗎?去年DART任務成功改變一顆近地小行星的軌道時,人們通常是這樣描述它的 。如果你想知道它是如何工作的 , 只要谷歌一下 , 搜索巨頭的復活節彩蛋就會給你一個大致的概念 。但DART更像是試圖用蠻力打破臺球——在銀河舞臺上,你可以用一組小行星和撞擊物做許多其他事情 。其中一個更有趣的是試圖迫使兩個小行星形成一個“接觸雙星”——這是康奈爾大學的一群科學家在《宇航學報》最近的一篇論文中提出的任務設計目標 。
康奈爾大學機械和航天工程系的Colby Merill和他的同事首先解釋了為什么這樣的任務是一個好主意 。當兩個物體靠得很近以至于它們的表面接觸時,接觸雙星被定義為一個系統 。通常,天文學家認為這些物體是一對恒星,但小行星也可以形成接觸雙星 。
最近的估計認為,接觸雙星的總數高達所有小型太陽系天體的30%,包括著名的Arrokoth和67P/Churyumov-Gersasimenko 。這意味著如果有任何我們還不知道的潛在危險的小行星,很有可能它實際上是一顆接觸雙星 。
這樣的配置給行星防御操作員帶來了一個問題 。理解在哪里擊中一個二進制來偏轉它使得數學變得更加困難 。此外 , 我們從未見過這些系統中的任何一個形成來理解其潛在的機制 。這一過程的標準模型被稱為雙星Yarkovsky-O ' keefe-Radzievskii-Paddack(BYORP)效應 , 這兩個小行星通常始于標準的非接觸雙星系統,最終它們的引力相互吸引并接觸,而沒有發生災難性的影響,這種影響是大型天體在高速下的典型表現 。
通過BYORP效應建立一個聯系二進制將需要一個單獨的任務設計 。根據這篇論文 , 第一個很好的嘗試是使用撞擊器讓小行星互相撞擊 。這有幾個好處 。一個很大的問題是飛行遺產——這項任務可能會使用稍微修改過的DART版本和一個耦合的觀測衛星,可以觀察慢動作的影響 。
這種影響有多慢將對任務的成功產生重大影響 。太用力打臺球,它會撞向它的同伴,并引起潛在的毀滅性連鎖反應 。如果用力過輕,可能就沒有足夠的力把兩個物體推到一起 。大量的數學計算,包括對噴射碎片力量的模擬,將進入任何此類任務的計劃階段 。
不過,這些模擬需要你知道計劃目標的一些特征,康奈爾大學的研究人員已經找到了一個 。在非常正式的近小行星術語中被稱為(350751) 2002 AW , 該系統的主要部分約為230米,次要部分約為50米 。該系統任務的一個潛在優勢是其較小物體的50米尺寸是未來可能的行星防御任務的最小尺寸限制,允許該任務模擬潛在的真實行星防御場景 。
然而,需要進行大量的觀察來有效地計劃在哪里最好地打擊這對搭檔,以及用多大的力量來這樣做 。論文要求大量的地面觀測支持,包括密度和軌道測量 。然而,目前還不清楚是否有足夠的人對這個項目感興趣,以保證將這些資源轉移到這項新的工作中 。
還有額外的工作要做,包括制定一個計劃 , 說明觀測衛星如何避免撞擊后形成的碎片云 。另一個潛在的研究領域是使用重力拖船來啟動接觸,以迫使重力作用加速 。
就目前而言 , 這些想法仍然停留在繪圖板上 。但很高興看到像DART這樣成功的任務如何在未來激發更多雄心勃勃的計劃 。也許有一天 , 我們在宇宙臺球上的技能也會發展到包括技巧擊球的能力 。
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