确认！人类首次改变了一个天体绕太阳运行的轨道

DART航天器撞击孪小星（Dimorphos）后瞬间飞散的碎片 图源：NASA DART团队与LICIACube

2022年，NASA进行了一项实验：他们故意让一艘航天器撞向一颗小行星孪小星（Dimorphos），以测试是否能够改变它绕另一颗较大的小行星孪大星（Didymos）运行的轨道。

这项名为“双小行星重定向测试（DART）”的任务最终使得孪大星和孪小星之间的轨道周期缩短了整整33分钟。

但新的测量结果显示，它的影响远不止于此——这次撞击不仅改变了两颗小行星彼此之间的轨道周期，还改变了它们整个系统在太空中的运行轨迹。

这标志着人类首次直接改变了一个自然天体绕太阳运行的轨道。

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的航天工程师 Rahil Makadia 领导的研究团队写道：“DART 项目已经推动了多种前沿科技的发展，改变双小行星系统的绕日轨道便是其中最新的一项。”

DART任务是所谓行星防御的一环——应对小行星、彗星等近地天体可能带来的威胁。太阳系中存在大量巨大的岩石天体，虽然目前没有发现有哪一颗会在近期撞击地球，但人类仍希望为这种可能性做好准备。

DART 任务的思路相当直接：其目标是一对彼此受引力束缚的小行星，其中较大的孪大星直径约 780 米，较小的孪小星直径约 160 米，因此更容易被撞击推动，从而改变轨道。

科学家选择这个系统还有一个原因：它的轨道周期此前已经非常精确地测定过，因此任何变化都很容易被检测出来。DART任务的成功标准是：通过撞击孪小星，改变它绕孪大星运行的轨道周期。

DART团队原本预计轨道周期会改变约7分钟，但实际测得的变化达到了 33 分钟，这令科学家们非常兴奋。

然而，这个小行星系统也是庞大的太阳系的一部分。Makadia 团队想知道：DART任务是否不仅改变了孪小星绕孪大星的轨道周期，还改变了这两颗小行星绕太阳运行的整体轨迹。

由于孪大星和孪小星彼此受引力束缚，它们实际上是围绕一个共同的质心运行。当DART航天器撞上孪小星时，撞击不仅推动了这颗较小的小行星，还向太空喷射了大量碎片。

这些飞散的碎片带走了小行星系统的一部分动量。科学家此前就预测，这种动量损失可能会产生一个微小的反冲效应，从而略微改变孪大星—孪小星系统绕太阳运行的运动状态。

自2022年9月撞击事件以来，各种仪器一直在持续监测这一小行星系统。Makadia 团队分析了大量观测数据，包括：22次恒星掩星观测，5955次地面观测得到的位置测量，DART航天器自身的3次导航测量，9次地面距离测量。

综合这些数据，研究人员发现：撞击确实给孪大星—孪小星系统带来了一个微小的推动，使其轨道速度减慢了约11.7微米/秒。换算一下相当于每小时慢了42毫米的距离，差不多是一块Apple Watch表盘的宽度。

在太空中，即使是极其微小的速度变化，也会随着时间逐渐累积成显著的轨道偏移。如果速度减少11.7微米/秒，持续10年，轨道位置将累计改变约3.69公里。

从行星防御的角度来看，如果我们能提前几年甚至几十年发现危险的小行星，哪怕只是轻轻推一把，也可能足以让它安全地偏离地球。再也不能期待小行星毁灭地球了！

未来的太空任务将进一步揭示这次撞击的详细情况。欧洲空间局的“赫拉”（Hera）探测器计划在近十年内抵达孪大星—孪小星系统。它将详细研究DART航天器撞击留下的撞击坑，并测定两颗小行星的质量和结构。

但目前取得的成果已经足够令人惊叹。这是人类首次改变一个自然天体在太阳系中的运行轨道。

研究人员写道：“研究结果表明，像DART这样的行星防御任务能够改变天体的绕日轨道，标志着人类在防范未来小行星撞击地球方面迈出了重要一步。”