“保衛(wèi)地球”將迎首次撞擊測試

陳山

在好萊塢科幻電影中，面對即將毀滅地球的小行星，發(fā)射航天器將其炸毀或撞飛的“套路”早已不再新鮮了。然而事實(shí)上，這種設(shè)想目前還停留在紙面上，從來沒有得到過驗(yàn)證。美國“太空”網(wǎng)站9月13日稱，人類“保衛(wèi)地球”的行星防御計(jì)劃到底能不能行得通，26日的撞擊測試就將見分曉。

一次關(guān)鍵的撞擊

報道稱，即將舉行的測試屬于美國國家航空航天局（NASA）的雙小行星重定向測試（DART），旨在用一顆小型航天器撞擊小行星，測試它對小行星軌跡的實(shí)際影響。科學(xué)家們希望，如果未來有一顆危險的小行星威脅地球，類似DART這樣的任務(wù)可以避免災(zāi)難的發(fā)生。

NASA科學(xué)任務(wù)理事會副署長托馬斯-祖布臣在12日舉行的新聞發(fā)布會上說：“這些物體（小行星）在太空中飛馳，也在地球上影響了我們的歷史?！薄拔覀儗?shí)施的一系列新任務(wù)正在幫助我們以前所未有的方式理解和量化這些威脅，DART是第一個嘗試在實(shí)驗(yàn)中真正應(yīng)對威脅對象的任務(wù)?！?/p>

2021年11月，搭載DART任彭朦測器的“獵鷹9號”火箭升空，開始長達(dá)10個月的太空旅行。DART選擇了一顆名為Dimorphos的小行星，它的直徑約160米，“像發(fā)條一樣精準(zhǔn)地”以11小時55分鐘為周期圍繞另一顆名為Didymos、直徑800米的近地小行星運(yùn)行。這兩顆小行星距離地球約1100萬公里，不會對地球構(gòu)成任何威脅。按照NASA的計(jì)算，自動售貨機(jī)大小的探測器以每秒6公里的速度對小行星實(shí)施撞擊后，后者的軌道周期將縮短約10分鐘。

為確保安全，這次撞擊測試的地點(diǎn)遠(yuǎn)離地球，NASA精確測算了目標(biāo)小行星的軌道特性，但對它的材質(zhì)等更多信息了解得并不充分。因此探測器配備了自主導(dǎo)航系統(tǒng)，它將利用攝像頭獲得的圖像自行選擇撞擊位置，并不間斷地把整個過程傳回地面指揮中心。

為何需要實(shí)際測試

報道提到，盡管說起來簡單，但撞擊后的效果如何，還取決于很多因素。首先是小行星的成分——它到底是由堅(jiān)固的巖石還是松散的碎石堆組成？DART任務(wù)觀測小組的負(fù)責(zé)人克里斯蒂娜?托馬斯表示，如果是前者，那么撞擊效果就如同在太空中玩臺球游戲，“通過簡單的物理方程就能推算結(jié)果”；但如果它是由數(shù)以千計(jì)的碎石組成，預(yù)測撞擊的后果要困難得多。

為了觀測撞擊的效果，NASA動用了詹姆斯?韋布空間望遠(yuǎn)鏡和哈勃空藺望遠(yuǎn)鏡以及4個地面天文臺輪流進(jìn)行監(jiān)測。托馬斯表示，如果Dimorphos小行星是由碎石堆組成，這些望遠(yuǎn)鏡應(yīng)該能在撞擊后數(shù)小時內(nèi)捕捉到它的圖像。此外，2024年歐洲航天局“赫拉”號航天器將造訪這兩顆小行星，進(jìn)一步觀察此次測試的影響。

約翰斯?霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室的DART項(xiàng)目協(xié)調(diào)負(fù)責(zé)人南希?查博特在新聞發(fā)布會上說：“我們想知道撞擊Dimorphos會發(fā)生什么，但更重要的是，我們想了解這對未來可能的應(yīng)用意味著什么?！眻蟮婪Q，與未來真正的小行星偏轉(zhuǎn)任務(wù)相比，這次測試的規(guī)模非常小，但技術(shù)難度是一樣的。

據(jù)歐洲航天局測算，目前約有2.7萬顆近地小行星，其中1200顆有撞擊地球的可能性。NASA表示，直徑超過1060米的大型小行星撞擊地球，足以造成恐龍滅絕等級的嚴(yán)重破壞，但它們更容易被觀察到，目前未發(fā)現(xiàn)可能撞擊地球的此類小行星；而體積較小的小行星不足以對地球造成太大的破壞，大部分在穿越地球大氣層時就被燒毀了。因此真正對地球構(gòu)成威脅的小行星，直徑通常在140米到1000米之間，它們更難被麥現(xiàn)，但如果撞擊地球仍可能造成大規(guī)模破壞。

英國《金融時報》稱，對于這類中等大小的小行星，DART將是人類最佳的應(yīng)對方案。雖然在科幻電影中經(jīng)常出現(xiàn)用核武器摧毀小行星的場面，但爆炸可能產(chǎn)生危險的太空巖石碎片，反而會成倍增加對地球的威脅。因此，需要用足夠的力度撞擊小行星使其轉(zhuǎn)向，同時又不能太過猛烈，必須控制其產(chǎn)生的巖石碎片數(shù)量和方向，這需要借助DART任務(wù)為行星防御計(jì)劃提供更多數(shù)據(jù)。

中國也有“行星防御計(jì)劃”

據(jù)介紹，DART所測試的只是行星防御計(jì)劃的手段之一。總體而言，行星防御是借助核爆、動能撞擊、激光燒蝕、離子束牽引、引力拖曳、質(zhì)量驅(qū)動等各種主動手段，破壞小行星的結(jié)構(gòu)或者偏轉(zhuǎn)小行星的軌道。

在今年4月24日的中國航天日當(dāng)天，中國國家航天局副局長吳艷華首次向外界披露，我國將著手組建近地小行星防御系統(tǒng)，以應(yīng)對近地小行星撞擊的威脅，為保護(hù)地球和人類安全貢獻(xiàn)中國力量。吳艷華表示，中國首先要完善建立地基天基對小行星的監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，不僅要編目，關(guān)鍵是分析判斷哪些是重危型；要對是否有可能解除這些威脅進(jìn)行技術(shù)研究和攻關(guān)。

在完善對小行星探測能力的同時，中國也要著手組建近地小行星防御系統(tǒng)。吳艷華透露，未來中國將組織編制近地小行星防御發(fā)展規(guī)劃，開發(fā)近地小天體防御仿真推演軟件，并組織開展基本流程推演。他表示，要爭取在“十四五”末期或者2025年、2026年實(shí)施一次對某一顆有威脅的小行星進(jìn)行抵近觀測，實(shí)施就近撞擊，并就改變其軌道進(jìn)行技術(shù)實(shí)驗(yàn)，為未來人類應(yīng)對小行星等地外天體對地球家園的威脅，作出中國的新貢獻(xiàn)。

吳艷華還建議布局小天體防御關(guān)鍵技術(shù)研究，開展小天體防御任務(wù)關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證，建立小天體防御任務(wù)地面模擬實(shí)驗(yàn)室，并適時啟動實(shí)施我國主導(dǎo)的小天體主動安全防御任務(wù)。此外，我國還'應(yīng)加強(qiáng)近地小行星防御基礎(chǔ)研究?！?/p>