9月26日，美国宇航局的双小行星重定向测试(DART)航天器以每小时14,000英里的速度撞击了近地小行星Didymos的卫星Dimorphos。在撞击之前，西南研究所的工程师和科学家进行了一项实验，以研究产生大量喷射物质的陨石坑过程，并测量随后的撞击动量增强。

实验有助于预测DART影响的效果

该实验使用了比之前探索的更现实的目标，在《行星科学杂志》上发表的一篇新论文中进行了描述。

美国宇航局不仅追踪可能对我们的地球构成可能的撞击威胁的近地小行星(NEA)，而且还在探索使小型NEA路径偏转的技术。只要在撞击时间之前足够远地应用改变，就只需改变一个小物体的轨道，以便它安全地经过地球。

通过直接碰撞改变小行星的动量提供了一个二重拳：撞击弹丸的直接动量转移，推动它向前，以及小行星从撞击坑喷出的碎片中的后坐力，也称为陨石坑喷射物。喷射物传递动量，以“作用-反应”的方式将目标推开，就像火箭从车辆后部喷出时发射一样。

“我们面临的一个大问题是小行星实际上会是什么样子以及它的成分是什么。我们是否可以从小规模实验室实验中学到一些东西是我们非常感兴趣的一个问题，”詹姆斯·D·沃克博士说，SwRI工程动力学系主任和该研究的主要作者。

Walker与他的合著者SidneyChocron博士、DonaldJ.Grosch和SimoneMarchi博士是DART调查小组的成员。

DART任务航天器于2021年11月从地球发射。9月26日，它被故意撞向小行星Dimorphos，以评估航天器是否可以在与地球的碰撞过程中偏转小行星。Dimorphos围绕小行星Didymos运行，这是一个近地天体，已被归类为具有潜在危险的小行星。DART旨在推动小卫星围绕Didymos的轨道。

SwRI的大型两级轻型气体炮能够以每秒7公里的速度发射射弹，用于向代表小卫星的物体发射射弹。因为Dimorphos被认为是由重力结合在一起的岩石碎片组成的“碎石堆”小行星，所以小行星由岩石和石头的集合表示，在这种情况下由水泥固定在一起。

“我们使用两级光气枪以每秒5.44公里的速度向目标发射了一个代表DART太空探测器的铝球，这接近了DART撞击的预期每秒6.1公里，”沃克说。

“我们的实验测量到目标的动量转移是铝球弹射入动量的3.4倍。数字3.4被科学家称为撞击的希腊字母beta。因此，火山口喷出物提供了额外240%的动量使身体偏转，超出射弹本身提供的范围。”

该实验旨在研究陨石坑的形成过程并测量碰撞导致的动量增强。至关重要的是，碎石堆没有固定在适当的位置，而是作为钟摆垂直悬挂，以测量由撞击喷射物产生的动量增强或后坐力。

“了解后坐力的大小很重要，”共同作者SimoneMarchi博士说。“这一切都归结为从撞击中转移到目标的动量，并且有大量的反冲和喷射材料。”

通过测量动量，SwRI团队可以提取重要信息，这些信息可以评估小行星在太空中偏转的难度。在这个最新的实验中，动量增强高于团队之前的实验。较高的后坐力表明偏转小行星会更容易。

在撞击后的几周内，美国宇航局宣布DART成功地推动了这颗小卫星。沃克现在期待看到从这次任务中还能学到什么，包括该事件在太空中的动量转移。

“计算数据需要一段时间，部分原因是它涉及估计小卫星的质量，这是未知的，”他说。“一旦就质量达成一致，那么对小卫星轨道变化的测量将告诉我们动量转移。我们有一个我们已经影响的投机体，我们真正想知道的是大小如何影响事物.确定这一点将是一项挑战。