劉聲遠(yuǎn)

雖然我們可能看不見它們，但隨著我們望向夜空，我們完全有理由相信：它們就在那兒，它們依次環(huán)繞我們的地球，宛如等待我們采摘的“蒼穹果實(shí)”。

不久前，美國大財團(tuán)“行星資源”公布了一個從近地小行星開采貴金屬的計劃藍(lán)圖。該計劃的目的是在太空開采鉑、銥、鋨等鉑族金屬，這類材料在國際市場上每克的價格約為50美元。分析顯示，墜落地面的隕石中的鉑族金屬含量比地球上已知的任何礦體都高，另據(jù)計算，僅一顆直徑500米的小行星所包含的鉑族金屬數(shù)量，就可能超過人類有史以來所開采的全部數(shù)量。

按照“行星資源”的小行星開采計劃，將先發(fā)射一系列空間望遠(yuǎn)鏡，對50萬～100萬顆直徑超過50米的近地小行星進(jìn)行調(diào)查（科學(xué)家相信有很多小行星尚待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)）。接著，向選定的目標(biāo)小行星發(fā)射至少六艘探測器，并使用探測器搭載的儀器查明小行星的組成部分。最后，把可用于太空探索的成分送回地面。

“行星資源”計劃預(yù)計在2025年開始實(shí)施。不過，目前關(guān)于該計劃的可行性仍有很大爭議。而美國宇航局于2011年5月25日宣布的一項小行星探測計劃在技術(shù)上顯然更加成熟。該計劃的簡稱是“OSIRIS-REx”，全稱念起來則有點(diǎn)拗口——“起源-光譜解讀-資源辨識-安全-表土層探索裝置”。

隱藏太陽系終極秘密的“小家伙”

美國宇航局的“OSIRIS-REx”計劃的主要目的是：更好地解釋太陽系的形成機(jī)制和生命的開始過程。

大約45億年前，由氣體和塵埃組成的太陽星云坍縮而形成了太陽及各大行星，星云中剩余的材料則構(gòu)成了小行星等小天體。因此，小行星包含著來自太陽星云的原始材料，能夠揭示太陽系誕生時期的狀況。科學(xué)家尤其感興趣的是一類被稱作“碳粒隕星”的原始小行星。碳粒隕星富含水、氨及其他揮發(fā)性材料，而這些材料在隕星經(jīng)過地球大氣層的高熱摩擦過程中一般都不可能保留下來。

按照計劃，“OSIRIS-REx”于2016年發(fā)射，三年后到達(dá)近地小行星“1999-RQ36”。在距離這顆小行星不到5千米的軌道上，飛船將對它實(shí)施為期6個月的綜合性表面繪圖。接著，科學(xué)家將選定機(jī)械臂的取樣地點(diǎn)，并指揮飛船逐漸靠近這個位置，伸出手臂采集超過60克的材料，于2023年送回地球。這次任務(wù)的成本預(yù)計高達(dá)約8億美元，還不包括發(fā)射費(fèi)用。

飛船采集到的樣本將被儲存在一個特制的樣本艙中。這個樣本艙的設(shè)計與美國宇航局“星塵號”飛船的樣本艙相似，后者在2006年把取自“惠爾德-2號”彗星的微粒樣本發(fā)回了地球，這也是全球首次取回彗星樣本?！癘SIRIS-REx”的樣本艙將攜帶樣品返回地球，科學(xué)家將按照嚴(yán)格的行星材料保護(hù)程序?qū)ζ溥M(jìn)行精確檢驗(yàn)（由于成本等因素，在飛船上不能完成這樣的檢驗(yàn)）。

小行星“1999-RQ36”的直徑大約為580千米，差不多是5個橄欖球場大小?？茖W(xué)家認(rèn)為這顆小行星長久以來沒有發(fā)生什么改變，因此很可能代表著太陽系嬰兒期的情況。它也可能富含碳——生命所需有機(jī)分子的主要元素之一?？茖W(xué)家在一些隕石和彗星樣本中都發(fā)現(xiàn)了有機(jī)分子，這表明一些生命成分可以在太空產(chǎn)生。

“OSIRIS-REx”的另一個任務(wù)是幫助科學(xué)家研發(fā)追蹤小行星軌道技術(shù)，以便設(shè)計出防止地球遭遇天體大撞擊的辦法。

“OSIRIS-REx”是美國宇航局的“新地平線計劃”的第三部分。作為第一部分的“新地平線號”飛行器發(fā)射于2006年，它將于2015年7月飛過冥王星-卡戎星系統(tǒng)，然后飛往另一顆柯依柏帶天體進(jìn)行探測。作為“新地平線計劃”第二部分的“朱諾號”探測器于2011年8月升空，它將成為對木星實(shí)施全球性探測、從而全方位了解木星大氣層和木星內(nèi)部結(jié)構(gòu)的首艘飛行器。

被地球捕獲的“臨時衛(wèi)星”

1913年2月9日，一些奇怪的物體劃破了北美洲的天空。據(jù)目擊者報告，幾十個燃燒的火球在夜空中排成一行，劃過了北美洲上空的大部分。

最先目睹這些火球的是加拿大的西部省份薩斯喀徹溫。這個流星行列燃燒著掠過大氣層，一路留下條狀的蒸氣軌跡。它朝著東南方向移動，到達(dá)美國紐約以北僅幾千米的上空后又飛往大西洋。最后目擊它的是百慕大群島的居民和赤道附近的一艘汽船。

火球陣的首個目擊地和最后一個目擊地之間相隔9200千米，范圍如此之大，意味著流星必定位于環(huán)繞地球的軌道上。因此，科學(xué)家做出了一個驚人的結(jié)論：當(dāng)時人們所見很可能是一顆此前未知的地球的小衛(wèi)星分解的結(jié)果。

在今天的科學(xué)家看來，1913年的流星事件一點(diǎn)都不奇怪。對小行星軌道的電腦模擬結(jié)果顯示，幾米寬的太空小巖石如果太過靠近地球引力場的話就有可能被地球俘獲，其中很小一部分會分解并墜落地球，大多數(shù)則會環(huán)繞地球多月甚至多年。一些小巖石的軌道在月球以外，它們隨后會安全溜走，重回深空。但在它們接近地球期間，它們將成為地球的微型衛(wèi)星。雖然我們看不見它們，但它們比科學(xué)家曾經(jīng)以為的更常見。

說到行星俘獲小天體，木星堪稱“大師”。木星的質(zhì)量比地球大320倍，距離太陽也比地球遠(yuǎn)5倍。在這么遠(yuǎn)的軌道上，太陽的引力要弱得多，因此木星能肆意擺弄靠近它的天體并牢牢地抓住獵物。木星最近的一個最著名的獵物就是“舒梅克-列維9號”彗星。木星的巨大引力把這顆彗星撕碎，使得一連串壯觀的太空大爆炸在1994年7月上演——當(dāng)時，彗星的碎片接連撞擊木星。透過太空望遠(yuǎn)鏡，科學(xué)家目睹了這一奇觀。

值得慶幸的是，地球的引力與木星相比要弱得多，因此如此暴烈的表演在地球上很難上演。大多數(shù)撞擊地球的天體都來自火星軌道和木星軌道之間的小行星帶。不過，專門設(shè)計來辨識有朝一日可能撞擊地球的小行星的望遠(yuǎn)鏡，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了太陽系中越來越多的在軌天體。其中大多數(shù)都很小，它們是在漫長歲月中因?yàn)榕鲎捕榱训妮^大天體的殘骸。任何這類小天體一旦進(jìn)入與地球相似的軌道就可能被地球引力絆住，還可能被拉進(jìn)環(huán)繞地球的軌道，哪怕只是短暫地呆在這樣的軌道中。

一些科學(xué)家致力于追蹤這些短暫充當(dāng)?shù)厍蛐l(wèi)星的天體。令他們驚奇的是：這類臨時性的微型衛(wèi)星相當(dāng)常見。他們的計算表明，這些微型衛(wèi)星的直徑只有幾米，它們與地球之間的距離是月球與地球之間距離的12倍。它們環(huán)繞地球的軌道不太穩(wěn)定，原因是它們同時還受到太陽引力場和其他行星的引力擾動。據(jù)電腦模型預(yù)測，大多數(shù)被地球引力俘獲的微型衛(wèi)星又會再度飄移，在環(huán)繞地球的軌道中平均只呆9個月。

尋找?guī)酌状笮〉奈⑿托l(wèi)星絕非易事，因?yàn)樗鼈儌€頭太小，能夠反射的光線太少。事實(shí)上，科學(xué)家尋找到的絕大多數(shù)微型衛(wèi)星最終都被證實(shí)是太空垃圾。不過，2006年9月14日，科學(xué)家還真的找到了一顆微型衛(wèi)星。經(jīng)計算，這顆被命名為“2006-RH120”、直徑約為5米的微型衛(wèi)星是在2006年7月被地球引力俘獲的。科學(xué)家跟蹤觀察發(fā)現(xiàn)，它在隨后12個月里悠閑地環(huán)繞了地球3圈，其中一次它進(jìn)入了月球軌道以內(nèi)，但又飄走了。目前它正在與地球軌道相似的軌道上環(huán)繞太陽，與地球距離越來越遠(yuǎn)。到2017年，它將位于從地球上看去的太陽另一側(cè)。2028年前后，它有可能重返，再次成為地球的微型衛(wèi)星。

2019年，8.4米直徑的“大調(diào)查望遠(yuǎn)鏡”將在智利建成，它將每周全方位調(diào)查天空一次，目的是尋找小行星。它應(yīng)該能又快又準(zhǔn)地發(fā)現(xiàn)微型衛(wèi)星，從而讓科學(xué)家有機(jī)會研究此前從未發(fā)現(xiàn)的一系列小小的小行星，例如向它們發(fā)射探測器。

等待采摘的“蒼穹果實(shí)”

小行星有三種基本類型，分別是M、S和C型。M型小行星大部分由金屬構(gòu)成，它們曾經(jīng)位于如今早已粉身碎骨的原行星腹心。S型小行星是石質(zhì)小行星，但它們也富含諸如鐵、鎳和鎂之類的金屬。C型小行星最常見，由平均宇宙豐度的元素組成，但不包含氫氣和氦氣。雖然C型小行星相對“貧瘠”，它們卻仍然包含足夠的貴金屬。據(jù)估計，僅一顆直徑2千米的小行星所包含的金屬和礦物資源價值就高達(dá)25萬億美元。

科學(xué)家指出，前往近地小行星并非難事，因?yàn)樵S多小行星的軌道和地球軌道相似，而且小行星的引力場較弱，飛船無需耗費(fèi)太多燃料即可登陸和離開。但是，開采小行星絕非易事，原因是小行星不僅密度低而且在太空中疾飛?？紤]到科學(xué)家近年來為了把很少一點(diǎn)點(diǎn)小行星樣本帶回地球而歷盡艱險，開采微型衛(wèi)星無疑具有很大的誘惑力：微型衛(wèi)星的直徑只有幾米，因此有可能把一整顆微型衛(wèi)星帶回地球進(jìn)行研究；飛船前往微型衛(wèi)星可能只需幾周時間，而飛船進(jìn)入太空與小行星會合所需時間少則數(shù)月多則數(shù)年；除了科研價值外，被帶回地球的微型衛(wèi)星還能提供貴金屬。

隨著世界人口不斷增長和對資源需求不斷增加，一些地球資源的開采已經(jīng)變得很昂貴。開采微型衛(wèi)星或許會帶給我們驚喜。與其耗資巨大前往小行星，不如擁抱輕敲地球大門的微型衛(wèi)星。雖然我們可能看不見它們，但隨著我們望向夜空，我們完全有理由相信：它們就在那兒，它們依次環(huán)繞我們的地球，宛如等待我們采摘的“蒼穹果實(shí)”。

是太空垃圾？還是微型衛(wèi)星？

負(fù)責(zé)調(diào)查微型衛(wèi)星的美國宇航局專家保羅·喬達(dá)斯在2010年5月發(fā)現(xiàn)了一個小天體，這個直徑只有幾米的小天體看起來很像是一顆微型衛(wèi)星。但隨后的紅外觀測卻顯示，它不像已知的任何小行星類型，而像火箭部件之類的太空垃圾。最后，喬達(dá)斯拿出計算證據(jù)證明：它曾經(jīng)在1975年很接近地球，而且它的軌道與任何一次特定的火箭發(fā)射都不匹配。它被命名為“2010-KQ”，有可能是一顆微型衛(wèi)星。

喬達(dá)斯的計算還顯示，發(fā)現(xiàn)于2002年9月的另一顆“微型衛(wèi)星”很可能只是“阿波羅12號”火箭的上級，當(dāng)時它暫返地球“沽名釣譽(yù)”。1969年11月被留在地球軌道中的它，后來滑進(jìn)環(huán)繞太陽的軌道，而在2002～2003年期間又暫時被地球重新俘獲。

是微型衛(wèi)星？還是準(zhǔn)衛(wèi)星？

發(fā)現(xiàn)于1986年的小行星“克魯特尼”之所以一舉成名，是因?yàn)榭茖W(xué)家注意到它一年環(huán)繞太陽一圈，而且距離地球從來都不會太遠(yuǎn)。這讓它有了“地球的第二顆衛(wèi)星”的綽號。但事實(shí)上，它是一顆準(zhǔn)衛(wèi)星——其路徑是由太陽而非地球的引力決定的，就算你把地球拿走，準(zhǔn)衛(wèi)星的軌道也不會受到影響。

與之對比，微型衛(wèi)星主要受地球引力支配。地球、太陽和其他天體的引力場之間的微妙平衡，決定著微型衛(wèi)星的軌道。這就是微型衛(wèi)星易于首先墜入環(huán)繞地球的軌道、然后又容易飄走的原因。

轟炸小行星，為地球降溫

2012年9月30日，科學(xué)家宣布了一個有趣的思路——轟炸小行星，用其產(chǎn)生的巨型塵云為地球遮擋烈日。聯(lián)合國相關(guān)組織預(yù)計，地球平均氣溫到21世紀(jì)末將上升1.1℃～6.4℃?？茖W(xué)家提出了很多為地球降溫的奇思妙想。一種設(shè)想是，用巨型太空鏡讓射向地球的光線轉(zhuǎn)向。但這種設(shè)想被認(rèn)為是不可行的，因?yàn)闊o論是建造巨型太空鏡并把它們發(fā)射到太空軌道，還是在外太空組裝太空鏡，其成本都極其高昂。還有一種設(shè)想是，播種像地球上的云那樣的塵埃云來遮蔽陽光。這種方法的成本低很多，但是，塵埃會因?yàn)樘?、月球和其他行星的引力作用而分散開。現(xiàn)在，又有科學(xué)家提出了一種新的設(shè)想：運(yùn)用小行星自身引力作用來有效阻止被炸出的塵云飄走。

按照設(shè)想，在目標(biāo)小行星上安裝質(zhì)量加速器，把小行星推到拉格朗日點(diǎn)L1（L1與地球之間的距離大約是它與月球之間距離的4倍，在L1上，太陽和地球的引力相互平衡而抵消）。科學(xué)家初步選定最大的近地小行星“1036 加尼美得”為候選小行星，估計轟炸它產(chǎn)生的塵埃數(shù)量約為5000萬億噸，分布范圍約為2000千米寬，足以遮擋到達(dá)地球的太陽輻射的6.58%，從而有效阻止全球變暖。不過，考慮到“1036 加尼美得”質(zhì)量太大，科學(xué)家也設(shè)想把多個較小的小行星推到L1上。