人类首次行星防御测试任务DART探测器今天启程，为了避免恐龙帝国的厄运。这次发射既是SpaceX今年部署的最具价值的太空探测器，也是该公司今年打出的第26发，追平去年发射总量。这背后一并牵出一连串有趣问题——
○为何选择较高纬度的加州范登堡发射，而不是更低纬度的佛州卡角发射？
○为何动用最大运力可达22.8吨的猎鹰9号，来发射仅仅0.6吨的DART探测器？
○为了部署人类首次行星防御测试重器，SpaceX发射价开价多少？
○故意撞击小行星真能避免天地大冲撞？DART任务全解析
○近地小行星到底有多危险？
○行星防御测试到底有多重要？
●发射速览
●发射过程
这次发射选在美国加州范登堡太空军基地SLC-4E发射位，这是SpaceX在此第18次航天发射，也是继9月14日部署第二个星链星座轨道层之后，今年第二次启用该发射位。
○为何选择加州范登堡发射，而不是佛州卡角发射？
其实并不是所有发射第一要务就得追求低纬度发射原则：「借助低纬度发射更省燃料或者更大载荷」。还有一些优先级更高的发射原则，比如：低轨道倾角卫星适合在低纬度发射，高轨道倾角卫星适合在高纬度发射。而这次发射部署的就是高轨道倾角探测器（DART探测器赤道倾角64.7度的日心轨道），因此更适合选在较高纬度的加州范登堡发射，而不是更低纬度的佛州卡角发射。
还有一些几乎同等重要的决定因素：作为深空探测器DART必须避开月球轨道、躲避范艾伦辐射带，并且能够直接射入64.7度日心轨道，而精心选择一条高椭圆轨道，这一切都是为了10个月后能够达标：黄道3.4度，相对速度6.7公里/秒，最终精准撞击目标小行星迪莫斯Dimorphos。
一连串关键因素决定了这次发射必须采用瞬时发射模式，必须在1秒内发射升空，步步分毫不差才行。
不过，这次任务可选择的总体发射窗口期较宽：美东时间2021年11月23日～2022年2月15日。如果发射推迟，备份发射时间每天将提前1分钟。还好，太空快递一哥总是不负众望，精准把握时机在第一时间点发射升空。
当地时间/太平洋时间11月23日22:21，北京时间11月24日14:21，承载着DART探测器的一枚复用型猎鹰9号火箭腾空而起，一飞冲天。
这枚复用型火箭属于一箭第三飞，编号B1063.3，B1表示一级火箭；063表示SpaceX制造的第63枚猎鹰火箭；3表示第三次使用。一年前曾经首次发射新一代哨兵星座海洋版卫星Sentinel 6、今年5月底发射过自家第28批1.0版星链卫星，直至今天这次发射NASA重器。
这枚复用型猎鹰9号一级火箭早在发射前5天（11月17日）执行过静态点火。静态点火测试是2010年6月首次发射猎鹰9号以来，SpaceX通常都要执行的常规动作：除了保持发而不射的状态，发射流程全部跑一遍，持续点燃几秒钟9台梅林发动机，以便检验火箭健康状况，从而最大程度规避发射风险。
这枚火箭升空后开始飞向东南方。升空1分钟12秒，穿过空气最大阻力点（Max Q）。此时飞行高度12公里，速度约为0.4公里/秒。T+2分33秒，第一级火箭9台梅林发动机关闭。紧接着一二级分离，一级火箭开始全自动返航再入大气层。升空2分44秒，二级火箭首次点火推进，随后释放直径5.2米的整流罩。
升空6分40秒，第一级三台梅林发动机开始再入点火，燃烧30秒后关闭。升空8分06秒，二级火箭/上面级的单台真空版梅林发动机持续点火5分半后关闭。进入初始停车轨道（200×300公里、赤道倾角64.7度）。
▲升空8分26秒，第三次穿行天地间的一级火箭B1063.3开始着陆点火反推，8分52秒，徐徐落在距离发射场约652公里的OCISLY【当然我还爱着你】海上平台上（尽管关键时刻，直播画面卡顿）。这次成功降落是SpaceX总计第95次成功回收火箭，第72次成功海上回收火箭，【当然我还爱着你】第47次成功回收火箭，也是其从大西洋转战至太平洋之后第2次回收火箭。
发射升空28分37秒之际，二级火箭再次点火，不到1分钟再次关闭，从每秒7.5公里的稳定速度加速到近11.1公里/秒，托举DART探测器进入地球逃逸轨道。升空55分40秒后，在7400多公里高度、时速超过28000公里之时，星箭分离操作，顺利部署DART探测器。这意味着SpaceX发射环节一举成功。
○为何动用最大运力可达22.8吨的猎鹰9号，来发射仅仅0.6吨的DART探测器？
我们知道，猎鹰9号最大运力多达22.8吨，即使回收一级火箭也能达到15.6吨的运力。而此次部署的DART探测器仅仅0.684吨，貌似大马拉小车，背后有何原因？首先是，SpaceX现役火箭除了猎鹰9号，就是重鹰。没有更适当的运载火箭。
当然更重要在于，SpaceX赢得DART探测器发射任务，并不容易，也更有价值。通常这类标志性深空探测器都由ULA几乎包揽，很少能够发包给私营发射商。SpaceX希望通过担纲更多发射重器任务来进一步提升信誉度，尤其是赢得NASA、DOD等大金主的深度信任。基于这种动机，采用「大马拉小车」，并不为奇。此前曾考虑过共乘模式（与GSO地球同步卫星共同发射），在与NASA多次磋商后，最终确定专车发送DART探测器。当然，对于这次发射价格，NASA并没有亏待SpaceX。
○为了部署人类首次行星防御测试重器，SpaceX发射价开价多少？
2019年4月，NASA正式授予SpaceX此次发射合同，发射价6900万美元。这一价格不仅高于全新猎鹰9号首飞价6200万美元，更高于一箭第三飞商业发射价5000万美元。背后原因何故？简单来说，发射DART这类深空探测器，要求发射商投入更多资源。这就要求发射商SpaceX针对这次任务投入更多资源，包括人力物力、运营维护、专属管理、时间成本等。
可以说，NASA给出高于一般发射价的价码，算是一种「高价补偿」，这也是国际航天界通用做法。相比于以往同类任务，作为SpaceX的老对手，ULA动辄开价就是上亿美元，NASA已经相当满足。另外，相对于此次整个任务总费用3.3亿美元来说，6200万美元发射费用仅占不到20%，NASA当然心满意足。
○DART探测器全解析
DART任务总预算3.3亿美元，相比于NASA很多深空探测任务、诸多行星探测器来说，任务规模堪称mini迷你。DART探测器发射质量仅有684公斤（0.684吨，还是在加满50公斤推进剂状态下），但装备不俗，不可小觑。
开发机构：NASA+约翰·霍普金斯应用物理实验室，欧空局/意大利航天局参与
核心部件：控制DART探测器的一款小型航天电子套件（CORESAT），由机载计算机、航天器控制器组合。
智能导航：小型机动自主实时导航系统，利用自动导航系统（SMART NAV system）精准飞抵小行星迪莫斯（Dimorphos）撞击点。
小行星相机（DRACO）：一款微距为20厘米的光学相机。当DART探测器以每秒6.7公里的相对速度撞击小行星Dimorphos时，DRACO实时拍摄图像并实时传回地球。最后一张图像将在撞击前两秒拍摄小行星表面。
意式卫星（LICIACube）：一款独立的小行星成像仪，由意大利航天局提供的6U级立方体卫星。在测试撞击前10天左右，LICIACube与DART探测器分离，利用自带的两款光学相机：LICIACube Unit Key Explorer（LUKE）和LICIACube Explorer Imaging for A（LEIA），进行实时收集科学数据，对DART探测器撞击小行星形成的弹射羽流，以及新的撞击坑进行近距离观察。
动力方面：装配两片柔性太阳翼（ROSA），展开后太阳能阵列可达22平方米，可提供6.6千瓦的功率；同时配备主推进器（50公斤联氨），以及新一代离子发动机（NEXT-C），携带60公斤氙气，用来提高性能、推力、燃油效率。尽管NEXT-C不是主推进器，但在这次深空任务亮相，将有助于这类推进器在未来深空飞行发挥更大作用。
○锁定目标小行星
今天DART探测器正式启程后，预计将在10个月后抵达目标小行星。一对小行星双星系统：迪迪莫斯Didimos、迪莫斯Dimorphos。Didimos来自希腊语，意为双胞胎。
事实上，Dimorphos是Didimos的小卫星，而且这对小行星个头儿相差很大。迪迪莫斯Didimos直径约为780米，迪莫斯Dimorphos直径仅有160米。
▲要是搬到地球上，谁敢小觑。迪莫斯Dimorphos足足堪比罗马斗兽场。
迪迪莫斯Didimos最早于1996年被发现，直到2003年才确认为是一对小行星。2020年6月迪莫斯Dimorphos才被命名，所以此前一度称其为：迪迪莫斯Didimos为Didimos A；迪莫斯Dimorphos为Didimos B。这对小行星彼此相距仅1公里左右，质心距离1180米。同时围绕太阳公转，运行在距日1 x 2.2个天文单位轨道上。这意味着它们有时候距离我们地球很近。
不过，NASA主管科学探测任务的副局长托马斯·祖布臣公开表态：「包括这对小行星在内，我们今天已知的所有近地天体，基本上不会在100年内构成威胁。」在行星学家眼里，这恰恰是近距离接触此类潜在危险小行星的价值所在——探之，撞之，知之。于是，就有了DART探测任务。
○DART任务全解析
DART作为美国宇航局行星防御计划的第一个空间任务，也是人类第一次行星防御测试，尝试改变小行星轨道周期的测试任务。美东时间2021年11月23日发射，预计2022年9月飞抵目标小行星。计划2022年9月26日～10月1日，择机撞击测试。彼时，地球距离双星1100万公里，观测数据回传时间较短，有助于及时评估测试效果。
测试撞击前十天左右，先期释放部署意式卫星LICIACube，以便一路跟拍，在旁观战，以便评估撞击效果。
DART探测器作为撞击器，撞击质量约为550公斤，比发射质量少了60公斤（主要消耗推进剂质量）。撞击之时状态：位于黄道3.4度，相对速度约24000公里/小时（6.7公里/秒），利用自动导航系统（SMART NAV system）瞄准撞击迪莫斯Dimorphos撞击点。
撞击效果预期：通过撞击小行星迪莫斯，尝试改变小行星轨道周期，预计从原来轨道周期11.9小时，缩短到11.83小时，大约减少十分钟。
尽管看起来改变很小，但如果将此效果放大数倍——人类试图通过「四两拨千斤」的手段，轻轻一推潜在危险的近地小行星，就能改变跟地球相撞的几率，让一场不可避免的天地大冲撞化险为夷，从而避免6500万年前恐龙帝国的厄运，这将是史无前例的人类创举。
此时此刻，不禁想到马斯克设定的终极目标「让人类尽早成为跨星际物种」，有多可贵是吧。
○小行星有多危险？
近地小天体或者称为近地小行星，英文名Near-Earth Asteroids，简称NEAs，指的是跟地球轨道相近或者相交的小行星。这就意味着这类小行星可能会有撞击地球的危险。到底有多少近地小行星？说出来恐怕吓着你！
▲（上图）根据国际天文学联合会小天体中心MPC实时监测结果显示，截至目前2021年11月24日，已发现27592个近地天体，大小至少都有标准足球场那么大。
潜在危险的近地小行星/小天体具备条件：距离地球0.05个AU（相当于750万公里）以内；直径大于等于150米。事实上，这只是人类已知的、可探测的近地小天体，叫人不安的是，威胁地球的近地天体可不只有近地小行星，还包括彗星、流星体等各种潜在危险天体。根据MPC实时监测结果显示，现已观测到的小天体目标高达3.288亿个。
这些潜在危险的近地小天体（包括小行星、彗星、流星体），撞击地球的概率到底能有多大？
▲（上图）根据美国国家科学院行星防御委员会（PDC，跟《三体》同名机构）的评估报告显示：
一个500米大小的小天体，撞击地球的频率估计为20万年／次；一个1000米大的小天体，撞击频率估计为70万年／次；一个直径5000米的小天体要3000万年／次；一个直径10公里的小行星撞击频率大约是1亿年／次。别忘了，这只是预估的概率！不幸只要一次，就足够我们受得了！
○行星防御测试到底有多重要？
关键问题是，万一头儿大点儿的近地小天体真的袭来，我们还有救吗？目前美英等国都有近地天体巡天及危险应对预案，甚至NASA、欧空局也有近地天体转向的具体方案，比如说增减速天体飞来速度、远距离小角度改变轨道、改变轨道周期，很可能就避免了天地大冲撞！
但说实话，这些紧急预案都是在纸上谈兵，都没有实际操练过。所以，此次部署DART探测器实属开创性创举，颇具实战演示价值。
再退一步讲，即使明年DART未能达到预期效果，也会有同类任务跟进——ESA欧空局计划2024年发射名为「天后赫拉」Hera的探测任务，2027年飞抵小行星迪莫斯、迪迪莫斯双星系统，近距离观测DART撞击6年后对迪莫斯Dimorphos的轨道改变。
另外，NASA行星防御计划第二个空间任务：红外望远镜，计划在2026年发射，以便寻找那些尚未发现的潜在危险近地小行星。
