史上第一次，雙小行星改道實驗 DART 成功撞擊小行星

臺北時間9月27日7:14，人類有史以來第一次對行星防禦任務的實地測試：美國航太總署（NASA）的「雙小行星改道實驗」（Double Asteroid Redirection Test , DART）在經過十個月的飛行後，於距離地球 1,100萬公里外的太空中展開。一台大小和自動販賣機差不多、600公斤的探測器，以每秒 6公里，也就是時速 23,500公里的速度撞向一顆與埃及金字塔體積相近，直徑 160米的小行星 Dimorphos, S/2003 (65803) 1，它也是另一顆直徑780米的小行星(65803) Didymos 的衛星。

DART相機所拍攝到 Dimorphos 的倒數第二張，也是最後一張完整的影像，拍攝於撞擊前2秒，影像範圍寬約31米©NASA/Johns Hopkins APL

小行星 Didymos（左上）和它的衛星 Dimorphos，DART攝於撞擊前約2.5分鐘。©NASA/John Hopkins APL)

DART在撞擊前11秒拍攝的 Dimorphos，這也是最後一張 Dimorphos的全景照©NASA/Johns Hopkins APL

當撞擊發生後，畫面停留在最後一格影像時，NASA 的科學家和工程師們爆出熱烈掌聲。科學家們希望藉著這次撞擊，將 Dimorphos 推到距離 Didymos 更近的軌道上，軌道週期也會從原來的11小時55分鐘縮短約10分鐘。如果這次測試成功，這個辦法將可用於對付可能撞擊地球的小行星，讓它偏轉到安全的軌道上。

天文學家選擇 Didymos 和 Dimorphos 這對小行星作為實驗目標，主要原因是在觀測與測量上比較容易，因為兩者在互繞過程中會互掩，科學家便可從其微小的亮度變化中，推算出它們的週期、速度和軌道變化，並從數十年來導彈導引技術的基礎上設計出DART的導航系統，讓DART能在離子推進器的動力下追上目標小行星。

此外與曾在地質歷史上引發大規模滅絕事件的大型小行星相比，較小的小行星襲擊地球的可能性高出幾千倍，雖然小，但其撞擊威力仍足以摧毀一個國家，而地面上的望遠鏡很難發現這些微弱的光點。

這次實驗的另一個困難在於小行星的結構。DART撞擊小行星不像打撞球那樣可以根據彈性力學來進行預估與模擬，因為近年來的探測發現許多小行星其實只是岩石堆。2019年，日本隼鳥2號探測器向龍宮小行星發射了一枚兩公斤重的銅彈，出人意料地炸出了一個直徑14米的大坑，龍宮的表面比預期中脆弱得多。次年，NASA的OSIRIS-REx探測器降落在貝努(Bennu)小行星上，幾乎直接沉下地表。這些都證實了小行星只是碎石堆，由大約大氣壓十萬分之一的壓力固定在一起。 

小行星龍宮這類小星體可能是鬆散固定在一起的碎石堆。R. JAUMANN ET AL., SCIENCE (2019) 10.1126/SCIENCE.AAW8627

科學家推測，若 Dimorphos 也是這樣由數千塊鬆散的岩石組成，那麼撞擊所產生的隕石坑將在幾個小時內形成，不過出乎意料的是，經過電腦模擬，鬆散的瓦礫結構讓DART的撞擊足以重塑整顆小行星，而不是只留下一個撞擊坑。

為了觀測撞擊後的結果，DART配備了一台烤麵包機大小的設備：LICIACube，它將在 DART撞擊幾分鐘後飛掠 Dimorphos，以兩台光學攝影機記錄碰撞後的影像以便確認撞擊、拍攝DART在小行星上留下的撞擊坑影像，以及DART無法拍到的Dimorphos背面影像等。同時詹姆斯・韋伯、哈伯太空望遠鏡以及四個地面觀測站，都將加入輪流監測小行星變化的行列。正如科學家預測，地面望遠鏡也拍攝到碎石堆組成的 Dimorphos，因撞擊而揚起塵雲，並反射陽光而增亮。 

不過 Dimorphos 被撞擊後真正的全貌，要等四年後歐洲太空局的赫拉（Hera）探測器到達後才會揭曉，並對它的表面和質量等進行詳盡的測量，以確其內部結構，並推敲出未來行星防禦任務的最佳對策，如何撞擊小行星使其轉向，但又不至於使其破碎而對地球拋出大量碎片。此外，確認 Dimorphos 的結構也可揭示太陽系行星是如何形成的，因為這些小星體正是行星形成過程的殘餘物。

ATLAS Project, University of Hawai`i/NASA

ATLAS Project, University of Hawai`i/NASA

doi: 10.1126/science.ade8482