欧空局将通过赫拉任务将一个重力仪发射到迪莫弗斯小行星上

发布时间：2023-06-16 09:00:43 所属栏目：外闻来源：

导读：近日,欧空局的一款小型可测量小行星重力水平的仪器成功完成了地面测试,这也标志着欧空局的赫拉任务向发射成功迈出了一大步。

自2022年美国国家航空航天局 ( NASA)双小行星重定向测试任务撞击小行星以来,欧空局将通

近日,欧空局的一款小型可测量小行星重力水平的仪器成功完成了地面测试,这也标志着欧空局的赫拉任务向发射成功迈出了一大步。

自2022年美国国家航空航天局 ( NASA)双小行星重定向测试任务撞击小行星以来,欧空局将通过赫拉任务完成又一项调查任务。赫拉任务将携带一台小型太阳系物体重力仪（gravimeter for small solar system objects , GRASS）测量迪莫弗斯（Dimorphos）小行星的微重力水平，迪莫弗斯围绕着65803迪迪莫斯（Didymos）小行星运行，构成了一个双星系统。

GRASS小型太阳系物体重力仪是赫拉任务的核心部件之一，它将与其他仪器一起提供更清晰的DART任务撞击变化，欧空局计划于2024年10月将其发射升空，2026年12月抵达迪莫弗斯小行星。

有效载荷GRASS的质量略低于400克，这一仪器旨在测量迪莫弗斯小行星的预期重力水平和精确质量。仪器将由赫拉任务发射的两颗立方体卫星之一“朱文塔斯”号（Juventas）卫星携带，这颗卫星自身也只有鞋盒大小。

根据欧空局的描述，GRASS重力仪大小与形状近似两个智能手机连接为“L”型，该有效载荷由比利时皇家天文台（Royal Observatory of Belgium , ROB）与一家总部位于西班牙的EMXYS公司共同开发，EMXYS公司负责有效载荷的电子与机械集成工作。EMXYS公司首席执行官何塞·卡拉斯科(Jose Carrasco)表示，虽然GRASS重力仪的体积非常小，但内部配备了负贵的机械部件与电子设备。

根据任务规划，在赫拉任务完成迪莫弗斯小行星的的地表下雷达成像活动后，“朱文塔斯”卫星将被释放并逐渐降落在小行星表面，在下降及随后的反弹着陆过程中，GRASS重力仪将记录小行星重力带来的影响，同时记录迪莫弗斯小行星表面重力分布随时间变化的所有数据。何塞·卡拉斯科曾向美国国家科学基金会表示，GRASS重力仪将在最后的降落着陆阶段开始测量小行星的引力，从而描绘小行星在重力仪降落、反弹后着陆以及静止在小行星表面时的重力分布。

NASA通过DART任务撞击小行星产生的最重要一项影响是，迪莫弗斯围绕迪迪莫斯运行的轨道周期缩短了32分钟。根据赫拉任务系统工程师汉娜·戈德伯格（Hannah Goldberg）的说法，赫拉探测器将能够展现撞击带来的更多变化，并进一步证明动力撞击小行星实验能够成为一种广为人知且可重复的行星防御方法。

除了GRASS重力仪，赫拉任务还携带了多种观测仪器，如小行星成像机、热红外成像仪、行星高度计、超视距高光谱成像仪以及两个立方体卫星“米拉尼”（Milani）和“朱文塔斯”（Juventas）。

在发射前，GRASS重力仪已经在欧洲航天局位于荷兰的机械系统实验室接受了大量测试，以确保它能够承受太空中恶劣环境，这是欧洲空局专门测试其小型设备的场所。何塞·卡拉斯科表示，在经过一系列测试后，已经能够确保仪器在太空中释放时能够如期工作。欧空局对其进行了密集测试，包括震动、辐射、经历从-35摄氏度到55摄氏度的剧烈变化，以确保仪器能够承受小行星周围的环境。GRASS重力仪在热真空室中经历了接近太空真空温度环境的极限测试，并经历了持续的震动测试以模仿在火箭发射升空中仪器面临的剧烈震动环境。

在GRASS重力仪建造过程中，面临的最大挑战是将所有设备安装在非常小的空间内，由于设备内的位移数据非常小，因此测量的电流也需要非常小，将机械部分建造得非常小的同时还能够测量极小的电流是一项巨大挑战。在赫拉任务飞往小行星的过程中，GRASS将一直处于休眠状态，但地面团队还是会每隔几个月启动一下设备，特别是仪器的电机部位。如果长时间不启动，电机将有被卡住的可能。

另外考虑到“朱文塔斯”卫星可能会在迪莫弗斯小行星的任何部位着陆，其太阳能电池板可能会被阻挡导致无法产生更多电力，因此在GRASS重力仪的设计上，还能够依靠立方体卫星的内部电池运行长达20小时。由于仪器内部的两个重力测量装置相互垂直放置并且不断旋转，该仪器可以从任何着陆位置构建小行星的立体重力矢量图并监测其变化。

虽然NASA表示在未来100年内，直径大于140米的小行星不会对地球构成任何威胁，但实际上地球附近只有40%的小行星被编入监测目录。2013年2月，一颗直径约17至20米的陨石在俄罗斯乌拉尔联邦区附近的车里雅宾斯克发生撞击，冲击波虽然没有造成人员伤亡，但也导致了约1500人受伤。这一事件促使各国开始加强行星防御策略，仅3年后，即2016年，美国便成立了行星防御协调办公室，负责编目近地天体(NEO)，并协调开展应对威胁的措施。这也进一步推动了NASA在2021年11月发射DART任务，DART撞击小行星时被完全摧毁，并产生了相当于约3吨TNT当量的冲击。

除了美国和欧洲正在制定针对潜在行星威胁的策略，今年4月，中国也选择了2019 VL5这颗近地小行星作为测试对象，计划在2025年进行一次行星偏转与观测联合测试。目前该任务计划将提前一年进行发射，作为观测对象的2019 VL5体积则小于迪莫弗斯。在2022年底赫拉任务通过关键设计评审之后，GRASS重力仪将在今年底集成在“朱文塔斯”卫星上。届时，这颗卫星将成为世界上第一颗可以同时观测太阳和地球的重力仪。这也意味着，未来人类将有机会更深入地了解太阳系的内部结构。

（编辑：驾考网）

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