
三個接觸小行星的圖像——Arrokoth(右)、67P/Churyumov-Gerasimenko(中)和Itokawa(左)鳴謝:uux.cn/美國國家航空航天局、歐空局和JAXA
(神秘的地球uux.cn)據今日宇宙(安迪·托馬威克):想玩一局宇宙台球嗎?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,隻要穀歌一下,搜索巨頭的複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台球——在銀河舞台上,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係的Colby Merill和他的同事首先解釋了為什麽這樣的任務是一個好主意。當兩個物體靠得很近以至於它們的表麵接觸時,接觸雙星被定義為一個係統。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係天體的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禦操作員帶來了一個問題。理解在哪裏擊中一個二進製來偏轉它使得數學變得更加困難。此外,我們從未見過這些係統中的任何一個形成來理解其潛在的機製。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於標準的非接觸雙星係統,最終它們的引力相互吸引並接觸,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效應建立一個聯係二進製將需要一個單獨的任務設計。根據這篇論文,第一個很好的嚐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。太用力打台球,它會撞向它的同伴,並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,該係統的主要部分約為230米,次要部分約為50米。該係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禦任務的最小尺寸限製,允許該任務模擬潛在的真實行星防禦場景。
然而,需要進行大量的觀察來有效地計劃在哪裏最好地打擊這對搭檔,以及用多大的力量來這樣做。論文要求大量的地麵觀測支持,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,包括製定一個計劃,說明觀測衛星如何避免撞擊後形成的碎片雲。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,我們在宇宙台球上的技能也會發展到包括技巧擊球的能力。