太空探索 - 欺负小行星的地球人 - DART

几天前SpaceX送了一颗欧洲航天署的探测器上天。这颗探测器叫Hera，目的地是一个小小的行星叫Didymos，需要两年时间才会到。为什么人类要大动干戈去勘测这颗直径不到一公里的小行星呢？因为这是人类第一次对宇宙动手的犯罪现场呀。
我两年前在人类欺负小行星之前写过一篇科普文章。趁这个机会贴来这里
地球人要欺负小行星啦！ 9/23/2022
下个礼拜一下午四点十三分(西岸时间），NASA和John Hopkins的APL的DART探测器就会去撞一个无辜路过的，名叫Didymos的小行星啦。目的是实验在太空用探测器撞飞（其实不是）对地球有威胁的小行星.
这个项目有几个我觉得有意思的地方。第一就是这个小行星。他的名字叫Didymos双生星（希腊语双胞胎的意思），因为他自己虽然直径才780米，却还带着个直径1/5的卫星小弟。
它一直好好绕着太阳两年转一圈，结果不幸1996年被人类发现了，动起了歪脑筋。只不过因为它偶尔会运行到离地球比较近的地方，但轨道又没有真正跟地球轨道相交，撞得不好也不会真正的威胁地球，它的小弟就被人类盯上了，打算用个飞行器去撞一下，看看太空中的撞击会产生什么样的作用，对轨道的影响是什么。这个小弟被命名为Dimorphos，意思是“有两种形式/having two forms”，为啥呢，因为它被撞了后就不一样了呗。Didymos是有名字的星体中最小的一个，可见做星需要低调，被人盯上了起了名字就没啥好事。 (维基百科上的）中文音译的名字非常坑人，Didymos叫迪迪莫斯，卫星Dimorphos，叫迪莫莫斯！我看了半天才分清楚两个，你说他不是故意的我都不信！DART是Double Asteroid Redirection Test，当中的double asteroid指的就是Didymos啦。
第二就是探测器DART本身。因为目标就是自我牺牲的，所以上面没装啥科学仪器，就驱动，导航和相机三个功能。这个叫DRACO的相机前几天还发挥余热拍了下木星和它的四个卫星的照片，效果居然不错。


在撞击之前十五天，它还丢了个意大利人做的gopro（划掉，小探测器）出去，专门拿来直播DART撞小行星。啧啧啧。想起上次中国火星车丢相机自拍，不得不感概：这年头，连探测器们都有自拍和直播的压力。这个小探测器也很逗，它带了两个camera，你猜名字叫什么？Luke and …. Leia！ （9/26/2022勘误：LiciaCube不直播，它只是等几个小时后风头过了，就跑去看犯罪现场）
探测器上我最早有兴趣的部分是它的太阳能板 - 也不能说板，因为它是一卷叫ROSA（Roll Out Solar Array）的太阳能板卷。这个卷比传统太阳能板轻20%，而且因为不需要传统的支持结构，体积只有传统太阳能板的四分之一。所以在太空用是非常合算的一件事。就算在地面上，我也觉得出门camping会很好用吧（看到这里器材派们是不是已经去网上找卖家了？）。之前spacex和太空站上技术验证过了，自2017年起太空站上就用上ROSA，并打算慢慢用它们取代原本超龄服役的太阳能板。DART这次的太阳能卷上还有一部分用上了新的聚光光伏技术（Concentrator photovoltaics ），利用镜面和透镜集中阳光发电，输出能量是传统技术的三倍。这也算是一个非常酷的技术验证，反正探测器用了用就要撞了嘛，不多做点啥岂不是很亏。 ROSA： 聚光光伏： 那DART要太阳能板做啥呢？除了供电给仪器用，其实还有很重要的一个功能 - 驱动。
探测器上的驱动系统是一个叫NEXT的离子推进器（NASA Evolutionary Xenon Thruster）。这个缩写看起来就非常勉强，但一看看名字就知道用的是氙气哈。这是新一代的离子推进器，目前真正在太空里用的应该就是DART。还有正在计划中的，去土卫六Titan探测的直升机蜻蜓号也会用NEXT。它的工作原理是用太阳能板供应的电分解氙气，用抛出的离子束来推动探测器。
离子推进器和不少探测器上姿态调整的rcs不一样，它是靠长期的不断积累的推力来慢慢改变运行轨道的，没法忽然改变运行方向或者速度。（9/26/2022勘误： DART上也有RCS做姿态调整） 所以虽然DART说起来是“避免小行星撞击的防护系统”，其实并不是想象中那种绕着地球飞，一发现有威胁的小行星立刻转头去追打的那种。这个就要讲到轨道的部分了。
第三是轨道。双生星的轨道只是偶尔靠近地球，大概几百年一次吧，最近的将来离我们最接近的一次是2123年，所以今年并不算特别近，但我觉得NASA也不想等一百年吧（人生不满百，常怀千岁忧）。因为所有的星体都在运行中，所以DART去年十一月就上天了，然后用离子推进器慢慢抬升轨道，让它离地球轨道越来越远，直到下个礼拜刚好运行到双子星无辜路过的地方，打劫它（划掉，撞击它）。  撞击后也不是我们电影上看到的那种，小行星被炸掉，或者跟个台球一样被弹开。 科学家们预估的是迎着小弟飞来的方向正面撞击小弟后，小弟迪莫莫斯绕着大哥迪迪莫斯（对我故意的）的公转周期会缩短十分钟。
 因为被撞击后会有反作用力啦，还有撞飞的碎片或者砸出的坑改变了质量分布会改变小弟的引力场啦，以及撞飞的碎片继续撞击大哥造成的反作用力啊，大哥飞出的碎片或者砸的坑改变质量分布和引力等等连锁反应，再加上兄弟之间互相拉扯的引力变化，这个小小的撞击应该会被慢慢放大，把迪迪莫斯兄弟拉得离地球轨道更加远一点。 所以，嗯，电影里拿核弹头去轰小行星的这种想法，呃，和这个项目的实际执行相去甚远哈。当然，还有一个可能的后果：如果是被The Expanse系列的作者们去写，没准就是迪迪莫斯发现小弟被人类打了，转头就去找地球单挑（白眼儿，Leviathan wakes快结尾时候对我造成的心灵创伤让我绝不能放过对作者的嘲笑！）。
这是spacex的二级火箭把dart丢出去后拍的最后一张照片。所以，你设好闹钟看地球人bully小行星的直播了吗？
 对了，这不是人类第一次拿探测器故意去撞星体。2005年曾经有个叫Deep Impact的探测器去碰瓷了一颗彗星，但主要目的是为了撞出个坑分析抛出来的物质的成分，对彗星的构成多点理解。
9/26/2022更新 准时撞了！


 我看到小行星上的石头的时候其实挺激动的。这是11million km以外哎（28个月亮的距离以外？），我们看到的是三十几秒delay后几乎实时的讯号！我和所有人一样都是第一次看到这个乱石头堆。好兴奋啊。
LiciaCube过几个小时会飞过去看犯罪现场。然后欧洲航天署有个正在修的探测器叫Hera，过几年会过去再次查看，还要丢两个小cubesat落地去实地勘查一下。

DART的成果出来啦，小弟转一圈的时间减少了32分钟！（原本是11小时55分钟）原本任务预期是只要影响了75秒就算成功，现在看起来人类破坏力大得多啊！现在大哥小弟（其实不知道小弟还剩多少）委委屈屈的拖着一条已经长达一万公里的尾巴在飞。没想到这么小一个撞击有这么大的影响，不知道是不是因为小弟不是一块结实的大石头，而是一个引力勉强能拉住这些碎石头的酥脆天体，所以一被碰瓷就散了。这么一想，忽然就越发觉得被人类袭击的无辜小行星可口 （划掉，可怜）了 https://www.nasa.gov/news-release/nasa-confirms-dart-mission-impact-changed-asteroids-motion-in-space/ 照片是哈勃照的

地球上观测到的撞击瞬间

Animation (sped up 500x) from one of @LCO_Global's 1 meter telescope at @SAAO South Africa showing effects of #DARTMission impact into Dimorphos (Still no threat to the Earth... Long straight streak is camera artifact) pic.twitter.com/StYWtLArgG — Tim Lister (@astrosnapper) September 27, 2022

系统提示：若遇到视频无法播放请点击下方链接
https://x.com/astrosnapper/status/1574578176214196225

赞👍人类你行的！

回复 2楼 2infinitybeyond 的帖子
LZ 把太空探险讲得太精彩了。 最近迷上了Peter Beck, 没有College degree 的天才。
LZ 多多分享，谢谢。

回复 5楼 Mayblue 的帖子
谢谢喜欢 问题：里面的图大家都看得到吗？我直接从自己的博抄过来的，没有一个个上传，也不知道行不行。

赞楼主一个。每次看到楼主的帖子就知道有高质量的分享

拍手拍手！

人工手动点赞！！！

谢谢楼主讲解。很有意思！

2infinitybeyond 发表于 2024-10-10 12:38
几天前SpaceX送了一颗欧洲航天署的探测器上天。这颗探测器叫Hera，目的地是一个小小的行星叫Didymos，需要两年时间才会到。为什么人类要大动干戈去勘测这颗直径不到一公里的小行星呢？因为这是人类第一次对宇宙动手的犯罪现场呀。
我两年前在人类欺负小行星之前写过一篇科普文章。趁这个机会贴来这里
地球人要欺负小行星啦！ 9/23/2022
下个礼拜一下午四点十三分(西岸时间），NASA和John Hopkins的APL的DART探测器就会去撞一个无辜路过的，名叫Didymos的小行星啦。目的是实验在太空用探测器撞飞（其实不是）对地球有威胁的小行星.
这个项目有几个我觉得有意思的地方。第一就是这个小行星。他的名字叫Didymos双生星（希腊语双胞胎的意思），因为他自己虽然直径才780米，却还带着个直径1/5的卫星小弟。
它一直好好绕着太阳两年转一圈，结果不幸1996年被人类发现了，动起了歪脑筋。只不过因为它偶尔会运行到离地球比较近的地方，但轨道又没有真正跟地球轨道相交，撞得不好也不会真正的威胁地球，它的小弟就被人类盯上了，打算用个飞行器去撞一下，看看太空中的撞击会产生什么样的作用，对轨道的影响是什么。这个小弟被命名为Dimorphos，意思是“有两种形式/having two forms”，为啥呢，因为它被撞了后就不一样了呗。Didymos是有名字的星体中最小的一个，可见做星需要低调，被人盯上了起了名字就没啥好事。 (维基百科上的）中文音译的名字非常坑人，Didymos叫迪迪莫斯，卫星Dimorphos，叫迪莫莫斯！我看了半天才分清楚两个，你说他不是故意的我都不信！DART是Double Asteroid Redirection Test，当中的double asteroid指的就是Didymos啦。
第二就是探测器DART本身。因为目标就是自我牺牲的，所以上面没装啥科学仪器，就驱动，导航和相机三个功能。这个叫DRACO的相机前几天还发挥余热拍了下木星和它的四个卫星的照片，效果居然不错。


在撞击之前十五天，它还丢了个意大利人做的gopro（划掉，小探测器）出去，专门拿来直播DART撞小行星。啧啧啧。想起上次中国火星车丢相机自拍，不得不感概：这年头，连探测器们都有自拍和直播的压力。这个小探测器也很逗，它带了两个camera，你猜名字叫什么？Luke and …. Leia！ （9/26/2022勘误：LiciaCube不直播，它只是等几个小时后风头过了，就跑去看犯罪现场）
探测器上我最早有兴趣的部分是它的太阳能板 - 也不能说板，因为它是一卷叫ROSA（Roll Out Solar Array）的太阳能板卷。这个卷比传统太阳能板轻20%，而且因为不需要传统的支持结构，体积只有传统太阳能板的四分之一。所以在太空用是非常合算的一件事。就算在地面上，我也觉得出门camping会很好用吧（看到这里器材派们是不是已经去网上找卖家了？）。之前spacex和太空站上技术验证过了，自2017年起太空站上就用上ROSA，并打算慢慢用它们取代原本超龄服役的太阳能板。DART这次的太阳能卷上还有一部分用上了新的聚光光伏技术（Concentrator photovoltaics ），利用镜面和透镜集中阳光发电，输出能量是传统技术的三倍。这也算是一个非常酷的技术验证，反正探测器用了用就要撞了嘛，不多做点啥岂不是很亏。 ROSA： 聚光光伏： 那DART要太阳能板做啥呢？除了供电给仪器用，其实还有很重要的一个功能 - 驱动。
探测器上的驱动系统是一个叫NEXT的离子推进器（NASA Evolutionary Xenon Thruster）。这个缩写看起来就非常勉强，但一看看名字就知道用的是氙气哈。这是新一代的离子推进器，目前真正在太空里用的应该就是DART。还有正在计划中的，去土卫六Titan探测的直升机蜻蜓号也会用NEXT。它的工作原理是用太阳能板供应的电分解氙气，用抛出的离子束来推动探测器。
离子推进器和不少探测器上姿态调整的rcs不一样，它是靠长期的不断积累的推力来慢慢改变运行轨道的，没法忽然改变运行方向或者速度。（9/26/2022勘误： DART上也有RCS做姿态调整） 所以虽然DART说起来是“避免小行星撞击的防护系统”，其实并不是想象中那种绕着地球飞，一发现有威胁的小行星立刻转头去追打的那种。这个就要讲到轨道的部分了。
第三是轨道。双生星的轨道只是偶尔靠近地球，大概几百年一次吧，最近的将来离我们最接近的一次是2123年，所以今年并不算特别近，但我觉得NASA也不想等一百年吧（人生不满百，常怀千岁忧）。因为所有的星体都在运行中，所以DART去年十一月就上天了，然后用离子推进器慢慢抬升轨道，让它离地球轨道越来越远，直到下个礼拜刚好运行到双子星无辜路过的地方，打劫它（划掉，撞击它）。  撞击后也不是我们电影上看到的那种，小行星被炸掉，或者跟个台球一样被弹开。 科学家们预估的是迎着小弟飞来的方向正面撞击小弟后，小弟迪莫莫斯绕着大哥迪迪莫斯（对我故意的）的公转周期会缩短十分钟。
 因为被撞击后会有反作用力啦，还有撞飞的碎片或者砸出的坑改变了质量分布会改变小弟的引力场啦，以及撞飞的碎片继续撞击大哥造成的反作用力啊，大哥飞出的碎片或者砸的坑改变质量分布和引力等等连锁反应，再加上兄弟之间互相拉扯的引力变化，这个小小的撞击应该会被慢慢放大，把迪迪莫斯兄弟拉得离地球轨道更加远一点。 所以，嗯，电影里拿核弹头去轰小行星的这种想法，呃，和这个项目的实际执行相去甚远哈。当然，还有一个可能的后果：如果是被The Expanse系列的作者们去写，没准就是迪迪莫斯发现小弟被人类打了，转头就去找地球单挑（白眼儿，Leviathan wakes快结尾时候对我造成的心灵创伤让我绝不能放过对作者的嘲笑！）。
这是spacex的二级火箭把dart丢出去后拍的最后一张照片。所以，你设好闹钟看地球人bully小行星的直播了吗？
 对了，这不是人类第一次拿探测器故意去撞星体。2005年曾经有个叫Deep Impact的探测器去碰瓷了一颗彗星，但主要目的是为了撞出个坑分析抛出来的物质的成分，对彗星的构成多点理解。
9/26/2022更新 准时撞了！


 我看到小行星上的石头的时候其实挺激动的。这是11million km以外哎（28个月亮的距离以外？），我们看到的是三十几秒delay后几乎实时的讯号！我和所有人一样都是第一次看到这个乱石头堆。好兴奋啊。
LiciaCube过几个小时会飞过去看犯罪现场。然后欧洲航天署有个正在修的探测器叫Hera，过几年会过去再次查看，还要丢两个小cubesat落地去实地勘查一下。

LZ威武👍 图文并茂，标题取的有趣，本来枯燥的内容被你写的很有意思

likepeace 发表于 2024-10-10 16:24
LZ威武👍 图文并茂，标题取的有趣，本来枯燥的内容被你写的很有意思

谢谢谢谢。 枯燥吗？嘿嘿，我当时是很鸡血的跟着看了好多天，好像跟连续剧一样。现在就好像连续剧出了个番外