圖片來源：NASA

盡管人類當前正在與(yu) 新型冠狀病毒作鬥爭(zheng) ，盡管它占據了我們(men) 的大部分注意力，但其他威脅仍然存在。未來可能發生的小行星撞擊地球的威脅目前還處於(yu) 次要地位，但它仍然存在。

盡管目前看來小行星撞擊似乎是短暫的，但它是一種真正的威脅，而且與(yu) 冠狀病毒不同，它具有終結人類的潛力。美國國家航天局（NASA）和歐空局（ESA）等機構仍在製定計劃，以保護我們(men) 免受這種威脅。

NASA的DART（雙小行星重定向測試）任務計劃於(yu) 2021年7月22日發射。這是一項示範性任務，旨在研究利用動能撞擊使小行星偏轉的過程。它將前往名為(wei) Didymos（或65803 Didymos）的雙小行星係統。這個(ge) 雙小行星係統不會(hui) 對地球構成威脅。

該雙星係統中較大的一顆小行星名為(wei) Didymos A，直徑約780米，而較小的一顆小行星名為(wei) Didymos B，直徑僅(jin) 約160米。DART將撞向Didymos B。它的尺寸接近威脅地球的小行星尺寸。

DART要到達Didymos需要飛過很多區域。在2021年7月發射後，它將於(yu) 9月22日達到目標小行星，屆時這個(ge) 雙星係統將距離地球不到1100萬(wan) 公裏（680萬(wan) 英裏）。為(wei) 了抵達這一雙星係統，DART將依靠功能強大的離子推進器，稱為(wei) NASA的進化氙推進器（NEXT-C）。

基於(yu) 觀測數據的雙小行星Didymos模擬圖像。 （圖片來源：Naidu et al., AIDA Workshop，2016）

發動機由兩(liang) 個(ge) 主要部件組成：推進器和動力處理單元（PPU）。NEXT-C正在為(wei) 這次任務做準備，包括性能和環境方麵的一係列測試。該推進器經過振動、熱真空和性能測試後，與(yu) PPU集成。它還經受了模擬的太空飛行條件：發射過程中的極端振動以及太空中的極端寒冷。

NEXT-C是一款強大的推進器。離子推進器不同於(yu) 火箭，火箭需要巨大的推力才能將東(dong) 西從(cong) 地球的引力中拉起。但是就離子推進而言，它是一個(ge) 非常強大的單元。它比NASA的DAWN和“深空一號”航天器上的NSTAR離子推進器更強大。

NEXT可以產(chan) 生6.9kW推力功率和236mN推力。在所有離子發動機中，該發動機產(chan) 生的總衝(chong) 量最高，達到了17MN·s。以衡量推進劑使用效率的指標“比衝(chong) 量”來比較，NSTAR的比衝(chong) 量為(wei) 3120秒，而NEXT的比衝(chong) 量達到了4190秒。

測試成功後，推進器的動力處理單元將從(cong) 另一個(ge) 真空室中取出。 （圖片來源：NASA / Bridget Caswell）

離子推進器不像火箭那樣燃燒燃料，盡管它們(men) 確實使用推進劑。像NEXT-C所使用的一樣，推進劑通常是氙氣。NEXT-C離子發動機是雙柵極係統。

氙氣被送入腔室，在腔室中遇到第一個(ge) 或上遊柵網電極。太陽能電池板提供電能，第一個(ge) 柵網電極帶正電。當氙離子通過上遊柵網電極時，它們(men) 會(hui) 帶正電。這將它們(men) 吸引到第二個(ge) 或加速柵網電極，該電極帶負電。這就將它們(men) 推動出發動機，提供推力。推力等於(yu) 上遊離子與(yu) 加速柵網電極之間的力。

當DART到達Didymos雙小行星係統時，它將有一些同伴。意大利航天局為(wei) 此次任務提供了LICIA（用於(yu) 對小行星成像的意大利輕型立方體(ti) 衛星）。LICIA是6個(ge) 立方體(ti) 衛星，在與(yu) Didymos B發生碰撞之前，它將與(yu) DART分離。它將捕捉撞擊過程以及撞擊後噴射出的碎片圖像，並將其傳(chuan) 回地球。

NASA進化氙推進器正在真空室內(nei) 進行測試。 （圖片來源：NASA）

這次撞擊預計將使Didymos B的軌道速度改變約0.5mm/s。這將極大地改變它的旋轉周期，使得地麵望遠鏡能夠觀測到它的變化。這次撞擊還將在小行星表麵留下一個(ge) 約20m寬的隕石坑。

雖然DART在撞擊時將被摧毀，但ESA正在計劃後續任務。它被稱為(wei) Hera，計劃於(yu) 2024年發射，並於(yu) 2027年到達。Hera將不僅(jin) 研究DART的撞擊，還將攜帶一套有效載荷來了解更多雙小行星係統和小行星內(nei) 部信息。

作者：Evan Gough

翻譯：周琪

審校：戴晨

引進來源：今日宇宙

引進鏈接：https://phys.org/news/2020-03-powerful-ion-nasa-dart-mission.html


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