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2024-09-09追隨星際飛鏢 探索雙小行星之謎的 Hera 之旅
657 期
Author 作者
謝承安／就讀臺大物理系，EASY 天文地科團隊成員。因動畫《戀愛中的小行星》開始探索天文。；林彥興／清大天文所碩士，EASY 天文地科團隊總編輯。努力在陰溝中仰望繁星。
Take Home Message
• DART 撞擊器成功撞擊雙小行星系統的衛星迪莫佛斯，為防禦小行星撞擊地球的第一步。Hera 探測器將升空研究撞擊後的影響。
• DART 任務發現迪莫佛斯由碎石組成，撞擊使雙小行星系統的公轉週期縮短32 分鐘，超出原本的預測。
• Hera 探測器攜帶多種科學儀器和兩個立方衛星，目標探測撞擊後的改變、小行星的物理化學特徵和演化。
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（NASA/Johns Hopkins APL）
2022 年9 月26 日，美國國家航空暨太空總署（NationalAeronautics and Space Administration, NASA）發射的雙小行星改道測試（Double Asteroid Redirection Test, DART）撞擊器成功撞擊雙小行星迪迪莫斯（Didymos）的衛星迪莫佛斯（Dimorphos） ，跨出人類防禦小行星撞擊地球的第一步（延伸閱讀1）。
為什麼現在要重提這項兩年前的科學壯舉呢？那是因為歐洲太空總署（European Space Agency, ESA）所設計的探測器Hera 將在不久的未來升空，再次探訪這對雙小行星系統。原先這項太空計畫規劃與DART 一同前往迪迪莫斯，卻受限於經費問題導致計畫延誤，但在歐洲太空總署不斷地爭取後，Hera 探測器死而復生。儘管錯失了捕獲雙小行星被撞擊後第一手畫面的機會，但透過觀測雙小行星被撞擊後的演化過程，Hera 仍得以深入研究DART 撞擊後迪莫佛斯的地貌與改變，揭開更多小行星的祕密。
Hera 計畫想像圖，這些探測器將再次啟航前往被撞擊的雙小
行星迪迪莫斯（中）和迪莫佛斯（右）。（ESA-Science Office）
在啟航之前－ DART 的科學成果
鑒往知來，在正式開始介紹Hera 之前，讓我們先來回顧一下DART 任務教會了我們什麼事。首先，在撞擊之後，與DART 撞擊器一同發射、用於觀測撞擊後影像的立方衛星LICIACube，從近距離觀測到了多道由撞擊產生，長達數萬公里的羽流〔註〕。科學家由此得知，被撞擊的迪莫佛斯並不是一大塊堅固的石頭，而是由許多碎石組成的「瓦礫堆」（rubble pile）結構，這與近期對於小行星研究的結果相符。
[註]
羽流為流體在密度差下產生的運動現象，形成羽毛狀的結構。受到DART 撞擊後，小行星因極大局部密度差，產生羽流噴發。
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▲ LICIACube 所觀測到撞擊後產生的羽流噴發。
（ESA）
大多數地面望遠鏡的解析度不足，無法觀測到雙小行星因撞擊而分離的清晰影像或數據。不過，由於迪迪莫斯和迪莫佛斯互繞的軌道面平行於視線方向，天文學家可以藉由兩顆小行星相互遮擋時造成的亮度改變，計算雙小行星系統的公轉週期，以了解撞擊造成的改變。原本科學家估計會帶來十分鐘內的改變，沒想到觀測結果卻顯示，此次撞擊讓兩者的公轉週期縮短了32 分鐘。
這些結果表示表示，人類要透過撞擊小行星來防衛地球雖然可行，但要精確、可靠的偏轉小行星軌道，還有很多問題需要釐清：
• 這塊瓦礫有多扎實？
• 要是某天小行星真的要撞上地球，要如何避免小行星撞擊發生？
• 迪莫佛斯是一顆小行星的衛星，它的內部結構會不會與其他的多數小行星有所別？
這些重要的問題，都有待進一步研究和釐清。
繼承DART 的遺志
「Hera」取名自希臘神話中宙斯的妻子──天后赫拉，它的科學目標可分為三部分。
……【更多內容請閱讀科學月刊第657期】