行星防禦研究人員驗證設計的操作程序偏轉近地小行星的能力

勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室（Lawrence Livermore National Laboratory）的行星防禦研究人員將繼續驗證他們能夠準確模擬預設程序如何偏轉近地小行星的能力。

這項由勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室物理學家塔內·雷明頓（Tané Remington）領導的研究還確定了偏轉近地小行星參數中的敏感性，可以幫助研究人員為2021年雙小行星重新定向測試（Double Asteroid Redirection Test，簡稱 DART）任務設計建立模型計劃，這將是有史以來的第一次動力學衝擊偏轉在近地小行星上的演示。

小行星有可能撞擊地球並在局部到全球範圍內造成損害。人類能夠偏轉或破壞潛在的危險天體。但是，由於直接在小行星上進行實驗的能力有限，因此了解多個變量如何影響動力學偏轉的嘗試取決於對相關實驗室規模的實驗進行徹底審查的大規模流體動力學模擬。

雷明頓指出：我們正在為一生中可能性很小會發生的事情做準備，但如果發生的話，它的後果卻非常嚴重。如果有一天我們看到可能發生的災難，時間是解决問題敵人。我們可能只有很短的時間來偏轉它，我們希望確定我們知道如何避免災難。這就是這項工作的目的。

這項研究通過將仿真結果與1991年在京都大學進行的實驗室實驗的數據進行比較，從而研究預設程序的準確性，在那次實驗中，超高速彈丸撞擊了玄武岩球體目標。

雷明頓使用自適應平滑粒子流體動力學程序來產生與實驗結果非常相似的模擬結果。這些模擬還幫助研究人員確定了那一些模型和材料參數對於準確模擬易碎岩石小行星的撞擊情況最重要。他們發現，強度模型及其參數的選擇對預計的隕石坑大小和轉移到目標小行星的動量有很大影響。除了強度模型外，該團隊還發現模擬結果對應變模型和材料參數也很敏感。

這些發現強調了正確驗證有效計劃偏轉任務所需的信心之間的聯繫。儘管現時沒有小行星對地球構成直接威脅，但勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室研究人員正在與美國國家核安全局和美國太空總署合作，共同開發雙小行星重新定向測試任務的建立操作程序計劃。這些發現將有助於團隊完善雙小行星重新定向測試的操作程序。

雙小行星重新定向測試衛星將於2021年7月下旬發射。目標是一個名為雙生星（編號 65803 Didymos）雙衛一 臨時編號 S / 2003（65803）1 (或者暱稱為 Didymoon 伴生星），正在使用地球上的望遠鏡對其進行緊密的觀測，以精確測量其撞擊前的性質。 雙小行星重新定向測試衛星將在2022年9月以大約每秒6.6公里速度故意撞向雙生星的較小衛星雙衛一。碰撞將使雙衛一環繞雙生星旋轉的速度降低百分之一，但這將使雙衛一的軌道周期改變幾分鐘，這足以使用地球上的望遠鏡觀察和測量。

勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室物理學家邁克·歐文（Mike Owen）表示：研究發現，雙小行星重新定向測試任務將傳遞的動量傳遞比以前計算的要小，如果有一個與地球相連的小行星，低估了動量傳遞可能意味著成功的偏轉任務與撞擊之間的區別。目前至關重要的是，我們要找到正確的答案。

【圖、文：節譯自勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室2020年3月23日新聞公佈】研究全文刊登在2020年2月20日出版的《地球與太空科學》期刊