截至 2026-11-02 09:36 UTC。
Hera 探测器一直朝着一个光点飞行,如今,光点旁浮现出一颗微弱的伴星。欧洲航天局(ESA)在 10 月 27 日的通报中宣布,Hera 首次在图像中分别辨认出 Didymos 及其较小的伴星 Dimorphos。Dimorphos 在图中仅占约一个像素,但 Hera 终于能够认出这颗目标天体:2022 年,美国国家航空航天局(NASA)的 DART 探测器曾改变它的轨道。[1]
接下来,需要把已经测得的运动变化,与承受撞击的小行星本身联系起来。ESA 计划开展的近距离调查,旨在查明 DART 究竟挖出了一个清晰可辨的撞击坑,还是使 Dimorphos 的大部分区域发生改变。调查还将研究这颗小行星的质量和内部构造如何影响撞击结果。[1] 当科学家把目光转向另一颗小行星时,这些问题的答案将决定这次成功实验能提供多大的参考价值。
撞击已经通过第一项检验
DART 于 2022 年 9 月 26 日主动撞向 Dimorphos。此后的观测显示,这颗较小的小行星绕 Didymos 一周所需的时间缩短了约 33 分钟。这项可测量的结果证实,航天器撞击能够改变小行星的运动。[3]
这次实验还带来了第二项更细微的变化。今年 3 月发表的研究发现,这对小行星绕太阳运行的轨道也发生了改变:其约 770 天的公转周期变化了约 0.15 秒。两个天体受到彼此的引力束缚,撞击其中较小的一颗,也能影响整个系统的运动。[3]
上述测量来自一个经过专门选择的试验系统。NASA 表示,Didymos 从未处于撞向地球的轨道上,DART 也无法将它推入这样的轨道。这些测量的实际意义在于:足够早地施加微小的运动变化,能够让天体逐渐偏离未来的碰撞轨道,拉开有助于避险的距离。[3]
成功推动了小行星,为何还要追问原因
设想观察一辆载货手推车的速度变化,以此判断这一推的效果。车上装了多少东西,会影响它的反应。对 Dimorphos 而言,要计算撞击传递了多少动量,既要知道它的速度变化,也要知道它的质量。因此,测出轨道变化之后,仍有一个物理问题有待回答:撞击究竟传递了多少动量?[4]
抛射物又让问题多了一层。DART 撞击时将物质抛离小行星,飞散的碎屑带走动量,给剩余天体带来额外的反冲。因此,要解释撞击后的全部运动变化,还须把这部分反冲与探测器撞入时的动量一并计算。最初的动量传递研究明确指出了这种依赖关系:对 Dimorphos 质量采用不同的假定值,得到的动量增强估计值也会随之改变。[4]
此后,研究人员利用远距离观测缩小了不确定范围。2026 年 3 月的研究结合恒星掩星观测与雷达测量,估算了这个系统绕太阳运行时的运动变化。研究报告给出的 Dimorphos 平均密度为 1,540 ± 220 千克/立方米,Didymos 的对应数值为 2,600 ± 140。研究还估算出,日心动量增强系数为 2.0 ± 0.3。[5]
最后这个数值描述的是整个系统在绕太阳运行的轨道上的响应。比较有关 DART 的不同研究结果时,每个数值对应哪条轨道、采用哪些假设,都需要一并核对。Hera 抵达后将检验并细化已有估计;现有观测已经对小行星的物理性质给出了一定约束,更完整的认识仍待后续调查。[4][5][6]
Hera 如何隔空称量小行星
ESA 介绍的一种质量测量方法,要从较大天体的运动入手。两颗小行星都绕着共同质心运动。Hera 可以持续跟踪 Didymos 表面可辨认的地标,测出它的微小摆动,进而推算伴星对它的影响。在近距离观测中,表面上一块块看似寻常的岩石,就成了引力测量的参照点。[6]
表面测绘则补上另一部分解释。它能够显示物质移向何处,以及撞击在多大范围内改变了 Dimorphos。将这些观测与质量、轨道运动结合起来,预期有助于研究人员把可见的撞击遗迹与碰撞的物理过程联系起来。[6]
随 Hera 同行的两艘小型航天器将从不同角度补充观测。按设计,Milani 将利用反射光研究表面成分,并调查周围的尘埃。Juventas 携带雷达,用于探测小行星内部,同时配有研究引力的仪器和无线电链路。这些测量仍属计划;即使顺利接近目标,后续各项实验是否成功,仍须逐项确认。[7]
两者的价值在于,有望把小行星的外表与内部放在一起比较。表面图像能够呈现巨石,综合调查则能够检验这些物质如何排列,以及整个天体受到扰动时如何响应。[6][7] 这些调查将连接起两个研究环节:记录一场壮观的撞击,以及解释它为何有效。
接下来的图像能回答什么
ESA 在 10 月 27 日的公告中表示,Dimorphos 的详细图像将于 11 月 25 日公布。[1] 公告给出的是图像发布计划。至于质量测定何时完成、各类撞击模型何时能得到检验结论,仍有待后续工作。
可以设定三种有条件的结果,帮助理解接下来的报道。在基准情形下,接近目标阶段的观测顺利开展,图像细节逐渐丰富,物理解释也逐步完善。较理想的情形是,观测能够清楚区分有关表面变化的几种竞争性解释,随后取得的引力与内部测量结果也相互吻合。较不利的情形则是,任务运行出现问题,或部分测量缺失,使多种解释仍各有成立的余地。这些情形用于分析结果,任务方并未为其给出概率。
对持续关注此事的读者、教师和编辑而言,一份简短的核对清单,有助于让每项新说法与证据相称:
- 未来 24 小时:在报道接近目标过程中的某个里程碑已经完成之前,核对 ESA 最新的任务运行通报。
- 未来七天:区分能够分辨两颗小行星的图像,与足以确定表面变化、质量或内部构造的测量结果。
- 未来 30 天:关注计划于 11 月 25 日发布的图像,再辨明公开观测究竟支持哪些解释。
如果 ESA 调整时间表,图像发布日期的预期就要随之更新。如果测量结果相互矛盾,就需要重新审视物理解释。在这两种情况下,DART 已经造成且已被观测确认的轨道变化仍然成立。Hera 的科学贡献,将是让这次已经证实的成功得到更充分的解释,并在下一次面对不同目标时,提供更有用的依据。
来源
- 欧洲航天局,《首次观测:Hera 分辨出两颗小行星》,2026 年 10 月 27 日——分辨双星、尚待解答的撞击问题,以及计划于 11 月 25 日发布图像。
- 欧洲航天局,《Hera 控制团队在洁净室内探访探测器》,2024 年 6 月 27 日——历史照片、ESTEC 拍摄地点及 ESA–A. Conigli 署名。
- NASA/喷气推进实验室,《NASA 的 DART 任务改变了小行星 Didymos 绕太阳运行的轨道》,2026 年 3 月 6 日——双星互绕轨道与日心轨道的变化、试验系统的安全性及提前预警。
- Andrew F. Cheng 及同事,《DART 任务动能撞击小行星 Dimorphos 的动量传递》,《自然》,2023 年;arXiv 作者稿——动量、抛射物反冲,以及对小行星假定质量的依赖。
- Rahil Makadia 及同事,《直接探测小行星的日心轨道偏转:DART 撞击后的 Didymos 系统》,《科学进展》,2026 年 3 月 6 日;PubMed 摘要——密度估计与日心动量增强。
- 欧洲航天局,《Hera 的科学研究》——利用 Didymos 摆动测定质量的计划,以及对撞击后果的近距离研究;访问日期:2026 年 11 月 2 日。
- 欧洲航天局,《Hera 的立方星》——Milani 与 Juventas 的仪器分工、无线电科学及内部雷达探测;访问日期:2026 年 11 月 2 日。