在一次「完美」的测试中，美国国家航空航天局的双小行星重定向测试（DART）于2022年9月成功地将一艘汽车大小的航天器撞向了一颗小行星。该任务表明，如果航天器驶向地球，即使发生灾难性事件的几率很低，它也可以成功地破坏一块危险的太空岩石。DART改变了小行星的轨道，现在科学家们发现，猛烈的撞击也可能改变小行星的形状。3月19日发表在【行星科学杂志】上的一项研究描述了这一发现。
DART瞄准了560英尺宽的小行星Dimorphos，该小行星围绕一颗更大的近地小行星Didymos运行。在撞击之前，Dimorphos的形状通常是对称的扁球形。
「当DART产生影响时，事情变得非常有趣，」研究合著者、美国国家航空航天局喷气推进实验室（JPL）的导航工程师Shantanu Naidu在一份声明中说。「Dimorphos的轨道不再是圆形。小行星的整个形状已经改变，从相对对称的物体变成了‘三轴椭球’——更像长方形的西瓜。」
这张图显示了小行星Dimorphos在DART撞击后经历的大致形状变化。在撞击前，左，小行星的形状像一个压扁的球；撞击后，它变成了更细长的形状，就像西瓜一样。信用证：美国航空航天局/喷气推进实验室加州理工学院
此前，Dimorphos绕Didymos完成一圈需要11小时55分钟，距离它约3900英尺，轨道清晰，呈圆形。太空岩石的轨道周期——完成一圈所需的时间——现在缩短了约33分15秒。
为了研究DART影响后的变化，Naidu和这项研究的团队在他们的计算机模型中使用了多种数据来源。第一个来源是DART在接近小行星时拍摄的图像。这些在航天器上拍摄的图像对Didymos和Dimorphos之间的间隙进行了特写测量，并帮助团队在撞击前测量了这两颗小行星的尺寸。
第二个数据来源是美国国家航空航天局深空网络的戈德斯通太阳系雷达。该雷达系统位于加利福尼亚州巴斯托附近。它把无线电从迪迪莫斯和迪莫弗斯身上弹开。这些无线电波精确地测量了撞击后Dimorphos相对于Didymos的位置。这些雷达观测帮助美国国家航空航天局得出结论，DART超出了任务的预期。
最重要的数据来源来自世界各地的地面望远镜，这些望远镜测量了这两颗小行星的光曲线。这就是小行星岩石表面反射的阳光如何随着时间的推移而变化的。比较撞击前后的光线曲线有助于团队了解DART是如何改变Dimorphos的运动的。当Dimorphos绕轨道运行时，它会周期性地从Didymos前面经过，然后在它后面经过。在这些相互作用的事件中，系统中的一颗小行星会给另一颗小行星投下阴影，或者挡住我们从地球上看到的东西。在这两种情况下，望远镜都可以记录到光线曲线的暂时变暗。
该团队利用这一系列光线曲线下降的时间来计算轨道的形状。他们的模型显示，Dimorphos的轨道现在稍微拉长或偏心。
研究合著者、喷气推进实验室高级研究科学家Steve Chesley在一份声明中表示：「撞击前，事件发生的时间有规律，呈圆形轨道。撞击后，时间差异非常小，表明有些东西歪斜了。」「我们从未想过会得到这样的准确性。」
据该团队称，这些模型非常精确，甚至可以显示Dimorphos在绕Didymos运行时来回摆动。
这些模型还计算了轨道周期的演变过程。撞击后，DART缩短了两颗小行星之间的平均距离。它将Dimorphos的轨道周期缩短了32分42秒，降至11小时22分37秒。
在与DART碰撞后的一周内，这颗小行星的轨道周期继续缩短，因为它脱落了更多的岩石物质。它以每轨道11小时22分3秒的速度稳定下来，比撞击前少了33分15秒。Dimorphos现在的平均轨道距离也约为3780英尺，比与DART碰撞前更接近Didymos约120英尺。
美国国家航空航天局总部太阳系小天体首席科学家Tom Statler在一份声明中表示：「这项研究的结果与正在发表的其他研究结果一致。」「看到不同的小组分析数据并独立得出相同的结论是一个坚实的科学结果的标志。DART不仅向我们展示了小行星偏转技术的途径，还揭示了对小行星是什么及其行为的新的基本理解。」Statler不是这项研究的作者。
为了更深入地了解Didymos和Dimorphos，欧洲航天局的赫拉任务计划于2024年10月发射。它将对这对小行星进行详细调查，并可能正式确认DART在多大程度上重塑了Dimorphos。
