小行星來襲 預(yù)防有招

●木華 編

小行星撞擊地球引發(fā)的巨大災(zāi)害，不只是科幻電影和小說中的情節(jié)，更是現(xiàn)實(shí)的威脅。經(jīng)過全世界的科學(xué)家們長期觀測，目前已經(jīng)確認(rèn)了約1.8萬個(gè)軌道可能與地球接近的天體，其中約1800顆被認(rèn)為具有潛在的危險(xiǎn)性。如果某天，某個(gè)小行星真的朝地球撞擊而來，人類又該如何防御呢？

最有效：核爆炸

僅有30天預(yù)警時(shí)間的緊急情況下也能行。

核彈是目前人類掌握的威力最大的武器。對于防御小行星來說，向小行星發(fā)射核彈是目前最有效的方式。

美國愛荷華州立大學(xué)設(shè)計(jì)了一種名叫“超高速小行星截?fù)羝鳌保℉AIV）的小行星核爆裝置。HAIV由前部的引導(dǎo)器和后部的跟隨器組成，核彈安裝在跟隨器上。HAIV在向小行星發(fā)起攻擊時(shí)，首先由引導(dǎo)器上的相機(jī)和激光雷達(dá)進(jìn)行探測，確認(rèn)攔截位置。之后，在引導(dǎo)器和跟隨器之間展開一個(gè)10米長的桅桿，將兩個(gè)裝置分開一定距離。引導(dǎo)器首先與小行星接觸，在小行星表面撞擊出一個(gè)淺坑。跟隨器隨后進(jìn)入淺坑中引爆核彈。核爆炸將使小行星碎裂成較小的碎片，在與地球大氣層的摩擦中燃燒殆盡，從而消除小行星對地球的威脅。相比于簡單粗暴地直接在小行星表面引爆核彈，這種淺坑引爆的方式可以使核彈釋放的能量更多地被小行星吸收，同時(shí)引發(fā)震蕩波增強(qiáng)核爆威力，從而更有效地改變小行星的軌道，甚至將其摧毀。試驗(yàn)表明，當(dāng)核爆發(fā)生的淺坑深度達(dá)到3米時(shí)，摧毀同樣物體所需要的能量可以減少15%到25%。這種方式可以用來應(yīng)對任何體積的小行星。

在2014年美國航天局的學(xué)術(shù)會(huì)議上，該項(xiàng)目的研究者表示，在僅有30天預(yù)警時(shí)間的極端緊急情況下，他們也有信心使用這種裝置摧毀一個(gè)直徑300米的小行星。

在小行星上的淺坑引爆核彈的方式也存在著一些風(fēng)險(xiǎn)。有些小行星是由幾塊大巖石松散構(gòu)成的，小行星的整體結(jié)構(gòu)由巖石之間的引力維系。在這種小行星上引爆核彈，可能不會(huì)將小行星炸裂成小的碎片，而只能讓這幾塊巖石分離，將撞向地球的一個(gè)危險(xiǎn)天體變成好幾個(gè)危險(xiǎn)天體。

為了克服這個(gè)問題，科學(xué)家們又提出了在小行星附近引爆核彈的方式。在這種方式中，核彈并不直接對小行星產(chǎn)生破壞，而是利用核爆的X射線和中子流在小行星表面產(chǎn)生高溫。當(dāng)小行星表面的物質(zhì)被高溫蒸發(fā)后，就會(huì)從小行星表面噴射出來，推動(dòng)小行星向噴射的反方向移動(dòng)，從而使小行星偏離原來的軌道，避免與地球撞擊。

美國航天局曾經(jīng)以直徑為300米的小行星99942為“假想敵”，進(jìn)行了一次在小行星附近引爆核彈的“兵棋推演”。他們手中的武器是1200萬噸TNT爆炸當(dāng)量的美國B83型核彈。六枚B83型核彈被裝載到為其特別定制的飛船中，由推力巨大的“戰(zhàn)神5”型火箭發(fā)射升空，到達(dá)距離小行星99942大約100米的位置后逐個(gè)引爆。計(jì)算表明，如果能夠提前2-5年對小行星撞擊進(jìn)行預(yù)報(bào)，這種方式可以有效地改變體積較大的小行星的軌道。

最成熟：動(dòng)能撞擊

預(yù)警時(shí)間6～12個(gè)月的小行星沒問題。

一個(gè)物體在被另一個(gè)物體撞擊時(shí)，其速度的大小和方向都會(huì)發(fā)生變化。臺(tái)球、冰壺等體育項(xiàng)目，就是應(yīng)用這個(gè)物理原理開展的。對于防御小行星來說，我們同樣可以利用飛行器撞擊的方式改變其原有的軌道。

2017年10月12日13時(shí)40分，頗受關(guān)注的小行星2012TC4從南極洲上空掠過了地球，和地球的最近距離只有大約4.2萬公里，相當(dāng)于地月距離的1/11，只是略高于地球通信衛(wèi)星的軌道。很幸運(yùn)，這顆小行星并不大，與一座民房差不多，不會(huì)給地球帶來任何威脅。而稍早之前的中秋夜，我國云南省多地出現(xiàn)的“火流星”空爆事件也引起廣泛關(guān)注。

精確撞擊小行星的技術(shù)已經(jīng)在美國航天局的“深度撞擊”任務(wù)中得到了驗(yàn)證。2005年7月4日，深度撞擊任務(wù)探測器飛臨“坦普爾1號(hào)”彗星的彗核附近，將一個(gè)重約370千克的銅制撞擊器射向“坦普爾1號(hào)”彗星。撞擊器以10公里/秒的速度擊中了彗核，撞擊點(diǎn)精度達(dá)1米。之后，美國航天局使用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡和錢德拉太空望遠(yuǎn)鏡對這顆彗星進(jìn)行了持續(xù)觀測。通過分析觀測數(shù)據(jù)，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)此次撞擊的威力相當(dāng)于4.5噸TNT炸藥爆炸，使彗星的軌道參數(shù)在3年內(nèi)變化了大約10公里。

除了美國航天局外，歐空局也在積極開展與小行星撞擊的研究。例如，歐空局的AIDA項(xiàng)目，計(jì)劃發(fā)射一艘探測飛船和一艘撞擊飛船到65803號(hào)小行星附近。65803號(hào)小行星實(shí)際上是由一顆直徑800米的小行星和一顆環(huán)繞小行星運(yùn)動(dòng)的天然衛(wèi)星組成的小行星系統(tǒng)。AIDA項(xiàng)目中，撞擊飛船將撞擊小行星系統(tǒng)中的天然衛(wèi)星，探測飛船將同時(shí)觀測這次撞擊對衛(wèi)星和小行星的影響。

動(dòng)能撞擊方式技術(shù)簡單、成熟度高，在緊急情況下，還可以把現(xiàn)有的飛船應(yīng)急改裝成撞擊器執(zhí)行撞擊任務(wù)。對于體積不大的小行星，即便預(yù)警時(shí)間只有6～12個(gè)月，也可以通過連續(xù)發(fā)射多個(gè)撞擊器接連撞擊小行星的方式來讓小行星避開地球。對于體積較大的小行星，應(yīng)用動(dòng)能撞擊技術(shù)至少需要10年的預(yù)警時(shí)間。

腦洞大開的其他方式

引力牽引、表面鉆井、太陽帆……

除了以上介紹的兩種主要方式外，科學(xué)家們和工程師們還有其他諸多讓小行星改道的設(shè)想。

在歐盟開展的NEO-Shield計(jì)劃中，科學(xué)家們提出使用“引力牽引”的方式來改變小行星的軌道。在實(shí)施這種方式時(shí)，將發(fā)射飛船到小行星附近運(yùn)行，通過飛船與小行星間的萬有引力對小行星施加一個(gè)穩(wěn)定的力，從而改變小行星的軌道。這種方式不需要考慮小行星是否松散、轉(zhuǎn)動(dòng)情況如何，幾乎通吃所有的小行星。但是這種方式需要較長的時(shí)間來明顯改變小行星的軌道，因此需要較早發(fā)現(xiàn)小行星對地球的威脅。同時(shí)，飛船長期在小行星附近運(yùn)行，對飛船本身的可靠性也有很高要求。

也有科學(xué)家設(shè)想到在小行星表面鉆井，將小行星本身的物質(zhì)拋射到太空中，利用拋射產(chǎn)生的反作用力改變小行星的軌道。在他們的方案里，將發(fā)射一個(gè)或多個(gè)以核能驅(qū)動(dòng)的飛船到小行星表面著陸，進(jìn)行鉆探工作。這些飛船著陸后，會(huì)連續(xù)地鉆取網(wǎng)球大小的物質(zhì)，并將它們以100米/秒的速度拋射到太空中。由于核能的高效性，攜帶重量不大的核燃料就能保證鉆探工作持續(xù)數(shù)月甚至數(shù)年，同時(shí)降低了發(fā)射難度。如果預(yù)警時(shí)間充足，這種方式可能是防御大型小行星的重要方案。

太陽除了給我們光和熱外，太陽光照射到物體上時(shí)，還會(huì)對物體產(chǎn)生壓力。目前，利用太陽光壓來提供星際遠(yuǎn)航動(dòng)力的太陽帆研究正在蓬勃開展之中。有科學(xué)家由此認(rèn)為，可以在小行星附近架設(shè)一張巨大的太陽帆，利用太陽帆產(chǎn)生的動(dòng)力將小行星拖離軌道。但是這種設(shè)備可能昂貴而復(fù)雜，效費(fèi)比不如其他方式高。同時(shí)，對于處在自傳或滾動(dòng)狀態(tài)的小行星，這種方法就基本上無法實(shí)施了。

● 資料來源：《北京日報(bào)》