美国国家航空航天局的工程师们投入大量时间和精力，确保航天器足够坚固，能够承受太空中的危险。但有时，火箭或探测器却是故意设计来撞击的！
2022 年，发生了多起引人注目的太空碰撞事件，包括计划内的和计划外的。虽然意外事件可能很危险，但计划内的碰撞可以提供有关我们太阳系的重要信息——揭示从行星大气层到小行星表面化学物质的各种特征。它们还通过测试新技术为未来的太空任务铺平道路。将机器撞击太空岩石甚至可以提供未来用于保护地球免受威胁性小行星侵害的数据。
太空探索的历史充满了碰撞——人类早期奔向月球的旅程就依靠撞击来详细研究月球表面，例如 1959 年成为首个接触月球表面的航天器的 俄罗斯“月球 2 号”，以及 20 世纪 60 年代返回首批月球近距离图像的 NASA“游骑兵”计划。这种几十年前的传统被现代任务延续下来，从 2005 年 “深度撞击”撞上彗星，到 2022 年 DART 撞击小行星。未来很可能还会有更多有计划的碰撞。
设计用于撞击的 NASA 着陆器
前往火星任务中最危险的部分之一是着陆。许多机械部件和软件程序必须正常工作，以避免这种情况——一次计算机故障导致一架 欧洲火星着陆器于 2016 年灾难性坠毁。到目前为止，NASA 通过各种技术应对了这个问题：巨大的弹跳气囊、旨在减缓航天器在稀薄火星大气中速度的降落伞，甚至他们复杂的“天空起重机”系统——本质上是一个喷气背包，将着陆器轻轻地降低到地表——这是 “毅力号”探测器使用的。
尽管这些技术非常成功，但也很昂贵。NASA 喷气推进实验室 (JPL) 的工程师们正在研究一项可能降低成本的新技术——一种名为 SHIELD 的意图撞击的装置。他们称之为冲击吸收器，其作用是吸收碰撞的所有力量并保护内部的敏感电子设备。它由钢制成，形状像一个倒置的婚礼蛋糕。当它撞击地面时，它会像现代汽车的“吸能区”一样，通过形变来吸收撞击的冲击力。
虽然最大、最雄心勃勃的任务将始终需要传统的着陆装置，但它们的准备时间也很长。SHIELD 的技术除了这些大型任务外，还可以实现更小、更频繁的任务。JPL 的机械工程师兼 SHIELD 项目负责人 Lou Giersch 表示，该装置可以“提高科学发现的速度”，使火星任务更快、更便宜。“Giersch 补充说，这在某种程度上是对更常规的火星着陆的补充。”
该团队在 2022 年 8 月首次以完整的火星着陆速度——高达每小时 110 英里——测试了 SHIELD，并为其绑上了一部智能手机。智能手机在撞击一块比实际火星土壤坚硬得多的厚度为 2 英寸的钢板后，仍然完好无损且功能正常。
NASA 希望这项技术能让他们向火星发送更多小型任务，甚至可能在红色星球上建立一个探测器网络。这些探测器可能就像我们在地球上使用的本地气象站一样。有一天，大气科学家可能会告诉你奥林帕斯山或 斯基亚帕雷利撞击坑 的当地每日天气预报。能够同时监测整个星球可以揭示更多关于火星尘埃、其大气层甚至火星地震的信息——这一切都可能在反复成功的撞击着陆后发生。
神秘的月球火箭
天文学家们对今年的意外碰撞感到困惑，当时一块火箭残骸于 3 月 4 日撞上了月球。NASA 的 月球勘测轨道器 (LRO) 后来发现了撞击造成的 奇怪的双陨石坑。尽管一些天文学家 希望这次撞击能让他们获得关于月球表面新信息，但除了追查那个失踪火箭的罪魁祸首外，并没有太多收获。
天文学家 Bill Gray 最初将其识别为 SpaceX 的部件，但后来 意识到这实际上是中国 2014 年一次测试任务 的一部分，称为 “嫦娥 5-T1”。然而，中国官员否认这是他们的助推器，因此其起源仍然有些神秘。这里最大的启示是，没有人确切知道这块碎片是什么，或者它来自哪里——而且还有许多其他类似的太空碎片丢失了，这令人震惊。
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尽管这次撞击对月球科学家来说是一次损失，但此前曾有过有计划的月球撞击——尤其是 2009 年的 LCROSS 任务，旨在撞击月球南极一个永久阴影的陨石坑。NASA 天文学家发送了一个航天器撞击月球表面，随后很快又发送了一个装有科学仪器的探测器来测量撞击激起的物质。这项任务帮助证实了一个我们现在认为理所当然的事实——月球表面存在水冰。
夏威夷大学行星科学家 Chiara Ferrari-Wong 指出，LCROSS 数据仍在让科学家们忙碌——它在月球上揭示的物质与水星上发现的物质截然不同，而水星的撞击坑也很相似。“我们正在努力理清每个行星独特的历史中，是什么让它们既相似又不同，”她说。
撞击小行星
今年太空碰撞事件的一个亮点来自于 DART，NASA 的双小行星重定向测试，这是一个撞击小行星以改变其轨道航天器。这是旨在保护地球免受小行星撞击的第一项行星防御技术测试。
约翰霍普金斯应用物理实验室的行星科学家、DART 团队成员 Angela Stickle 表示：“谢天谢地，在未来一个世纪内，没有已知的大到足以穿透我们大气层的小行星会对地球构成威胁。”但她补充说，如果一个尚未发现的小行星正与地球碰撞，“我们希望做好准备。”
DART 的目标是名为 Dimorphos 的小行星，它围绕着一颗更大的小行星 Didymos 运行。通过测量撞击前后 Dimorphos 绕 Didymos 运行所需时间的 T-Time 变化，天文学家可以确定他们的撞击航天器撞击的力度有多大。该航天器 将小行星的轨道周期改变了 32 分钟，这比 NASA 为成功任务设定的目标 T-Time 增加了 25 倍多。“这令人难以置信地令人兴奋，团队仍在研究原因和方式的细节，”Stickle 说。
这次任务让科学家们了解了 Didymos 本身，它实际上是一堆松散的岩石，被称为 “碎石堆”，这表明了小行星群的真实多样性。为了使未来的小行星偏转任务成功，天文学家需要了解每颗小行星的组成，以便知道它需要多大的推力。
但这并不是科学家们第一次撞击小行星——2019 年，日本 Hayabusa2 任务向小行星 Ryugu 射击了一门小加农炮，炸开了表面，足以暴露下方的土壤层，并将碎片抛向主航天器以收集样本。但那次撞击的规模远小于 DART，而且用途完全不同。
现在，Hayabusa2 正在开始一项新任务，这项任务将有助于 DART 的行星保护目标。它 正飞向一颗名为 2001 CC21 的研究很少的小行星。它们不会碰撞；相反，航天器将对一个相当未知的目标进行精密导航实验，这是小行星目标行星防御任务的关键技能。
Stickle 在谈到 DART 的撞击时说：“我理想中的下一个任务将是一个航天器撞击小行星，然后由一个航天器全程观看。”“我们测试这项技术的机会越多，我们就会做得越好。”
