美国和多国科研团队的最新测量结果显示，NASA于2022年实施的“双小行星重定向测试”（DART）任务，在成功改变小行星卫星Dimorphos绕母体小行星Didymos轨道的同时，也对这一双小行星系统绕太阳的轨道产生了可检测的细微影响。

撞击产生“动量增强”

DART航天器于2022年撞击直径约170米的Dimorphos。研究人员指出，撞击瞬间抛射出大量岩石碎片，改变了这颗小行星的形状，并将相当可观的动量带离系统。

团队将这一效应称为“动量增强因子”。相关分析表明，DART撞击的动量增强因子约为2，即碎片喷射产生的推力大致相当于航天器自身撞击动量的两倍。

早期研究已证实，Dimorphos绕直径约805米的Didymos的轨道周期由约12小时缩短了33分钟，表明撞击显著改变了双小行星内部的轨道构型。

绕日轨道周期缩短0.15秒

最新发表的研究进一步显示，撞击抛射出的物质规模足以对整个Didymos–Dimorphos系统绕太阳的运动产生影响。研究团队测得，该双小行星系统原本约770天的绕日轨道周期被缩短了约0.15秒。

“我们测得双小行星系统轨道速度的变化约为每秒11.7微米，或每小时约1.7英寸，”伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校研究员Rahil Makadia博士表示。他指出，从轨道力学角度看，这一量级的速度变化虽然极小，但在足够长的时间尺度上，可能影响潜在危险天体与地球之间的相对位置关系。

高精度观测依赖全球志愿者

为确认DART撞击是否对双小行星绕日轨道产生可检测的影响，研究团队需要对其轨道进行极高精度测定。除雷达和其他地基观测手段外，科研人员重点利用了恒星掩星观测——即当小行星从一颗恒星前方掠过、短暂遮挡恒星光芒时，对这一现象进行记录。

研究人员表示，恒星掩星技术可精确测定小行星的速度、形状和空间位置。本次研究中，作者依托全球志愿天文学家，在2022年10月至2025年3月间记录了22次与Didymos系统相关的恒星掩星事件。

“结合多年积累的地面观测数据，这些恒星掩星记录成为我们计算DART如何改变Didymos轨道的关键，”NASA喷气推进实验室研究员Steve Chesley博士说。他同时指出，这类观测高度依赖天气条件，且往往需要前往偏远地区实施，存在较大不确定性。

Chesley表示，没有全球数十位志愿掩星观测者的长期投入，本次结果难以取得。

小行星密度与成因线索

对Didymos系统运动变化的分析，也为研究两颗小行星的物理性质提供了线索。团队据此推算出两者的密度，其中Dimorphos的密度略低于此前估计。

研究人员称，这一结果与Dimorphos由Didymos快速自转抛射出的碎片逐渐聚集形成的情景相符，支持其为“碎石堆”小行星的观点。

行星防御试验的阶段性成果

多位参与研究的学者认为，本次结果为动能撞击偏转技术在双小行星系统中的适用性提供了实验依据。

“DART任务本身就是一次经过精心设计的试验。科研团队选择了一个对地球不构成威胁的小行星系统，将航天器撞向较小的卫星，使其绕母体小行星的轨道加快，”奥克兰大学研究员Preeti Cowan博士表示。她指出，最新分析显示，航天器撞击与物质喷射共同产生的‘冲击’，足以在可测范围内改变双小行星系统绕太阳的轨道路径，且这一变化仍处于安全范围内。

奥克兰大学教授Roberto Armellin称，这一结果标志着行星防御研究的一个重要里程碑。他表示，在真实威胁情景下，只要干预时机足够提前，即便是极小幅度的轨道调整，也可能使潜在危险小行星偏离与地球的相交轨道。

后续Hera任务将补充关键数据

研究团队指出，下一步关键工作将由欧洲航天局的Hera任务推进。该任务计划于2024年发射，并于今年晚些时候抵达Didymos系统，对DART撞击形成的撞击坑、小行星质量与内部结构以及撞击效率进行测量。

科研人员表示，这些后续测量将有助于将此次历史性试验的结果转化为可量化、可验证的行星防御技术参数。

相关研究成果已发表于《Science Advances》期刊，论文题为《小行星绕太阳轨道偏转的直接探测：DART撞击后的Didymos系统》（Direct detection of asteroid heliocentric orbit deflection: The Didymos system after the DART impact），作者为Rahil Makadia等人，刊登于该刊第12卷第10期，DOI为10.1126/sciadv.aea4259。