The Insane Engineering of the DART Mission

Real Engineering

29 Oct 202213:26

Summary

TLDR2022年9月26日，NASA执行了一项历史性任务，发射了一个570公斤的航天器以每秒6公里的速度撞击名为Dimorphos的小行星，以测试其轨道改变能力。这次撞击实验相当于3吨TNT的爆炸力，成功改变了小行星的轨道，减少了其绕Didimos运行的轨道周期32分钟。通过地球上的望远镜和哈勃、韦伯望远镜的观测，科学家们能够精确测量这次撞击的效果。这次任务不仅展示了人类有能力改变小行星轨道以避免潜在的地球撞击，还测试了新的离子推进器技术和太阳能电池板。这次成功的实验为地球防御提供了宝贵的数据和工具。

Takeaways

🚀 2022年9月26日，NASA发射了一个570千克的航天器，以每秒6公里的速度撞击了一个名为Dimorphos的小行星，这是人类历史上首次进行的行星防御测试。
🦖 这次任务被称为DART（双小行星重定向测试），旨在测试通过撞击改变小行星轨道的可能性，以防止类似恐龙灭绝的灾难再次发生。
🛰️ DART航天器设计简单，没有携带科学仪器，主要装备有用于导航的相机、星跟踪器、推进系统和天线系统，以及基于军事导弹技术的软件。
📹 意大利制造的小型航天器被释放出来，记录了撞击过程，捕捉到了从小行星表面喷射出的大量碎片。
🎯 选择Dimorphos作为目标小行星是因为它是一个双星系统的一部分，这使得科学家能够通过地球望远镜观测撞击效果。
🌌 Dimorphos在撞击时距离地球1100万公里，这个距离允许科学家精确预测小行星的位置，并选择最佳的撞击窗口。
🔭 通过地球望远镜观测Dimorphos在Didimos前经过时的光变，科学家能够测量撞击前后Dimorphos轨道的变化。
🚀 DART航天器使用了自主导航系统，配备了类似PlayStation 1的电路和12个方向推力器，以及新一代的离子推进器。
🌟 DART还测试了一种新型的太阳能电池板，这些电池板能够从卷轴中展开，并集中太阳光以增加太阳能电池板的效率。
🎉 NASA在撞击后两周宣布，DART任务成功地将Dimorphos的轨道改变了4.5%，减少了其绕Didimos的轨道周期32分钟，证明了人类有能力改变小行星的轨道。
📚 这次任务不仅提供了关于小行星地质成分和撞击动力学的重要数据，还展示了如何利用引力物理学和航天器技术来保护地球免受小行星威胁。

Q & A

2022年9月26日，一个570公斤的宇宙飞船以每秒多少公里的速度撞击了一颗小行星？
-2022年9月26日，一个570公斤的宇宙飞船以每秒6公里的速度撞击了一颗小行星。
这次任务使用的是什么型号的火箭？
-这次任务使用的是燃料驱动的Falcon 9火箭。
这次撞击小行星的任务被称为什么？
-这次撞击小行星的任务被称为DART（双小行星重定向测试）。
被撞击的小行星Dimorphos直径是多少？
-被撞击的小行星Dimorphos直径是160米。
如果Dimorphos小行星与地球相撞，它释放的能量相当于多少兆吨TNT？
-如果Dimorphos小行星与地球相撞，它释放的能量相当于超过300兆吨TNT。
DART任务的宇宙飞船携带了哪些设备？
-DART任务的宇宙飞船携带了相机、星跟踪器、推进系统、天线系统以及一个基于军事导弹技术的飞行计算机。
DART任务释放的小型意大利制造的宇宙飞船有什么作用？
-DART任务释放的小型意大利制造的宇宙飞船用于记录撞击过程，提供了撞击时从小行星上喷射出的巨大碎片的影像。
为什么选择Dimorphos作为撞击目标？
-选择Dimorphos作为撞击目标的原因是它接近地球，且有一个小月亮绕着较大的小行星Didimos运行，这使得从地球上可以测量撞击效果。
如何从地球上测量Dimorphos小行星的轨道变化？
-通过使用地面望远镜观察Dimorphos在Didimos前面经过时的光变，可以测量其轨道周期，并据此测量撞击后轨道的变化。
DART任务使用的自主导航系统是如何工作的？
-DART任务使用的自主导航系统通过搭载的相机和小型望远镜每秒拍摄一张照片，并计算所需的推力，以保持正确的轨迹，类似于军事应用中的Javelin导弹的视觉制导软件。
DART任务使用的离子推进器NEXT-C有什么特点？
-DART任务使用的离子推进器NEXT-C比NASA之前一代的离子推进器强大三倍，通过电磁场加速氙离子至每秒40公里的极高速度。
DART任务的太阳能电池板有什么特别之处？
-DART任务的太阳能电池板是特别开发的轻量级太阳能电池板，它们从卷轴中展开，称为卷出式太阳能阵列（ROSA），并在2017年在国际空间站上成功测试。
DART任务撞击后对Dimorphos小行星轨道的影响有多大？
-DART任务撞击后，Dimorphos小行星的轨道改变了4.5%，其绕Didimos的轨道周期从11小时55分钟减少到11小时23分钟。