讓小行星充當(dāng)航天基地

李有觀

將機(jī)器人發(fā)射上太空，抓住一顆小行星，然后把它帶回地球軌道。這聽起來是一個(gè)相當(dāng)瘋狂的計(jì)劃，但是美國加州理工學(xué)院的科學(xué)家和工程師在2011年10月對此進(jìn)行了非常認(rèn)真的討論。在這次為期4天的研討會(huì)上，各位專家研究了捕捉近地小行星至地球軌道，讓其在未來充當(dāng)載人航天飛行任務(wù)的基地的可行性以及必要的條件。科學(xué)家設(shè)想的這一計(jì)劃并不是遙不可及的，按照目前人類所擁有的科學(xué)技術(shù)，應(yīng)該能夠在10年之內(nèi)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

機(jī)器人探測器可以采用許多種方法捕捉小行星。如果小行星主要是由鎳鐵構(gòu)成，可以使用磁鐵；如果小行星主要是由巖石構(gòu)成，可以使用魚叉或?qū)Ｓ米Γ缓罄锰柲軇?dòng)力將小行星推動(dòng)起來。對于體積比較大的小行星，也可以利用一艘大型的宇宙飛船將小行星拉離原有的軌道，向著地球的方向前進(jìn)。

“這是一個(gè)完全可行的想法?！泵绹娇蘸教炀謬姎馔七M(jìn)實(shí)驗(yàn)室的工程師約翰·布羅菲說。他參與組織了這次研討會(huì)。

事實(shí)上，此類想法多年來一直是美國航空航天局所實(shí)施的諸多地球防御計(jì)劃中的一部分。它們的主要研究對象就是那些可能會(huì)對地球構(gòu)成威脅的星體，不過目前還沒有發(fā)現(xiàn)什么潛在的目標(biāo)。根據(jù)美國航空航天局的估計(jì)，在距離地球約4500萬千米的范圍內(nèi)，一共存在著約19 500顆至少有100米寬、利用望遠(yuǎn)鏡足以觀測到的小行星。雖然對天體進(jìn)行重新布局這一做法多少有些過分，但是這一行動(dòng)也有其優(yōu)點(diǎn)。奧巴馬政府已計(jì)劃把宇航員送到近地小行星上，他們需要在一個(gè)微型航天器里待上3個(gè)-6個(gè)月，同時(shí)還要面臨深太空航程可能遇到的所有風(fēng)險(xiǎn)。相對來說，使用機(jī)器人不僅能夠近距離接觸小行星，而且只需1個(gè)月的時(shí)間就能抵達(dá)目的地。

可以把小行星停在地球和太陽的引力平衡點(diǎn)（即所謂的“拉格朗日點(diǎn)”）上，成為人類探索外太空的一個(gè)固定基地。這一工程具有許多優(yōu)點(diǎn)，其中之一是：從地球向太空發(fā)射物體需要大量的電力、燃料和資金來使發(fā)射物擺脫地球的引力，而利用小行星上開采的資源，則能夠非常容易地在太陽系中穿行。

“許多小行星能夠?yàn)槿祟愄剿魍馓仗峁┎簧賻椭?。比如行星上的金屬元素（例如鐵）可以用來建造空間基地；有些行星上含有大量的水，不僅能夠用于維持生命，而且可以將其分解成氫氣和氧氣，用于制作燃料；同時(shí)，宇宙飛船船體周圍的小行星風(fēng)化層能夠屏蔽來自深太空的射線輻射，從而保證飛船能夠更為安全地前往其他行星；小行星也可能成為人類在月球上建設(shè)營地的補(bǔ)給站之一，為基地提供足夠多的資源，從而使人類對太陽系進(jìn)行更加深入的探索?！毙行菂f(xié)會(huì)的創(chuàng)始人之一、加州理工學(xué)院研討會(huì)的另一個(gè)組織者、工程師路易斯·弗里德曼說。此外，小行星上還有許多潛在的礦產(chǎn)資源，可以開采后帶回地球。即使是一個(gè)體積比較小的小行星，其含有的金屬都可能是人類歷史上所開采的全部金屬量的30倍左右，估計(jì)價(jià)值70萬億美元。另外，天文學(xué)家也有機(jī)會(huì)對太陽系的早期星體進(jìn)行近距離的觀察和研究，從而獲得一些重要的科學(xué)數(shù)據(jù)。

雖然這一計(jì)劃在技術(shù)上是可行的，但是要移動(dòng)小行星并不是一件容易的事，因?yàn)樾⌒行堑闹亓炕旧隙荚诎偃f噸以上。大多數(shù)的小行星是不規(guī)則的巖石塊，它們沿著不規(guī)則的軸進(jìn)行無序的自轉(zhuǎn)，這要求工程師能夠?qū)@個(gè)具有巨大潛在危險(xiǎn)的“大家伙”進(jìn)行絕對的控制。行星協(xié)會(huì)的工程師馬爾科·坦塔蒂尼說：“這和行星防御完全相反，如果做錯(cuò)了某件事情，那么可能會(huì)釀成另一起‘通古斯事件?！彼岬降摹巴ü潘故录笔且黄鹩?908年發(fā)生在俄羅斯地區(qū)的由流星或彗星引起的巨大爆炸事件。當(dāng)然，根據(jù)計(jì)劃，任何一顆被帶回地球的小行星都會(huì)足夠小，以避免發(fā)生類似悲劇。

盡管如此，對于那些喜歡克服各種潛在困難的工程師來說，這些問題都有可能被一一解決掉。工程師路易斯·弗里德曼說，小行星移動(dòng)計(jì)劃將有助于展示人類在外太空中建設(shè)空間基地的能力。例如，該計(jì)劃將告訴工程師怎樣去捕獲一個(gè)不合作的目標(biāo)，而這對于未來的行星防御來說是一種非常好的前期實(shí)踐。如果捕獲一顆比較大的小行星的任務(wù)過于艱巨，研究人員可以首先以那些體積較小的行星（例如直徑為2米～9米）為目標(biāo)，然后隨著工程師各項(xiàng)技術(shù)的提高，再處理大一些的小行星。

2010年，工程師約翰·布羅菲曾幫助美國航空航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行過一項(xiàng)有關(guān)的研究，探討了將一顆寬約2米、重約10噸的小行星帶到國際空間站的可行性。這項(xiàng)任務(wù)將能夠幫助宇航員和工程師，使他們學(xué)會(huì)如何在太空中處理小行星上的有關(guān)材料和礦石。噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的研究表明，機(jī)器人使用一些簡單的工具（例如用凱夫拉纖維制成的大袋子）就能夠捕獲到小行星，并將其帶到空間站或放置在“拉格朗日點(diǎn)”處。當(dāng)然，這樣的小物體不會(huì)對大型目的地產(chǎn)生什么大的影響。美國航空航天局蘭利研究中心的工程師丹·馬扎內(nèi)克說：“美國航空航天局并不想去那些比自己的宇宙飛船還要小的地方?！?/p>

不論捕獲體積大還是小的小行星，實(shí)施這些計(jì)劃都需要巨大的投資。據(jù)估計(jì)，即使捕獲一顆很小的小行星也需要至少10億美元；而對于那些大一些的小行星來說，可能需要上百億美元。因此，怎樣去說服納稅人通過這些方案，將是一件非常棘手的事情?？紤]到任何一顆小行星上都會(huì)存在一些可以利用的資源，民營企業(yè)可能會(huì)有興趣參與到該計(jì)劃中來。一個(gè)可能的方案是：首先完成計(jì)劃的第一部分——把小行星推到近地軌道上，然后通過商業(yè)競價(jià)讓勝出的開發(fā)商登陸小行星進(jìn)行有關(guān)的開采。

雖然這一科研計(jì)劃已經(jīng)足以使人興奮，但這并不是專家的最終目的。單純地判斷那些小行星被帶回地球軌道后所產(chǎn)生的價(jià)值是不夠的，因?yàn)樾⌒行沁€有助于人類對太陽系進(jìn)行更深入的探索。美國航空航天局戈達(dá)德太空中心的化學(xué)家約瑟夫·納斯說，利用無人駕駛的機(jī)器人進(jìn)行的任何一項(xiàng)太空探索活動(dòng)都比較省錢。約翰·布羅菲說：“最終，我們將實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)目標(biāo)：幫助人類前往太陽系的其他地方。”

雖然專家還沒有就該計(jì)劃所有的細(xì)節(jié)達(dá)成一致意見，但他們會(huì)在以后的研討中對有關(guān)細(xì)節(jié)及規(guī)范進(jìn)行商定，并有可能獲得美國航空航天局的支持。最后，許多人一致認(rèn)為，把一顆小行星帶回地球軌道，將有助于創(chuàng)建一個(gè)能夠重復(fù)使用的載人航天飛行基地，同時(shí)為人類在未來探索深太空提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

最近，美國航空航天局的科學(xué)家宣布，正在籌劃捕捉一顆500噸的小行星并重新部署它，把它變成一個(gè)空間站，為宇航員前往火星提供一些幫助。

美國白宮科學(xué)技術(shù)政策辦公室制訂了今后10年的太空探索安排，如果該計(jì)劃得到批準(zhǔn)，它將成為有史以來第一個(gè)被人類移動(dòng)的天體。在美國航空航天局和加州理工學(xué)院準(zhǔn)備的一份可行性報(bào)告里，科學(xué)家概述了他們將如何捕捉小行星。一個(gè)“小行星捕獲太空艙”將被拴在一枚舊“阿特拉斯5”火箭上，用來引導(dǎo)位于地球和月球之間的小行星。隨后這個(gè)飛行囂會(huì)開啟推進(jìn)器。利用大約300千克推進(jìn)物阻止目標(biāo)小行星前進(jìn)，并把它拖到一處引力平衡點(diǎn)。太空探險(xiǎn)家將把它作為一個(gè)飛往太空更深處的固定基地。

1999 RQ36是來自太陽系早期的一顆最容易接近的有機(jī)物豐富的小行星，它的平均直徑大約是490米。事實(shí)上，這顆小行星富含碳，這是生命必不可少的有機(jī)分子的重要組成成分。也就是說，它能夠解釋更多與地球生命組成有關(guān)的問題。

美國航空航天局已經(jīng)邀請世界各地的學(xué)者為1999 RQ36起個(gè)更好的名字。一個(gè)專門小組將會(huì)重審被提議的小行星名字，國際天文聯(lián)合會(huì)下屬的小天體命名委員會(huì)將批準(zhǔn)最終被選中的名字。亞利桑納大學(xué)該任務(wù)的主要研究人員但丁·勞雷塔說：“我們的任務(wù)將會(huì)把主要精力放在這顆小行星上超過10年。我們希望擁有一個(gè)比反復(fù)進(jìn)行的載人任務(wù)更容易念的名字，并希望該任務(wù)有助于為將來的太空之旅積累經(jīng)驗(yàn)?！币坏┻M(jìn)行任何更遠(yuǎn)的太空探險(xiǎn)。宇航員很有可能會(huì)穿新太空服。新太空服的設(shè)計(jì)與巴茲光年穿的太空服類似，它的后面將會(huì)有一個(gè)進(jìn)入口，這讓它比以前的太空服更方便穿著。