●木華 編

小行星撞擊地球引發(fā)的巨大災害，不只是科幻電影和小說中的情節(jié)，更是現(xiàn)實的威脅。經過全世界的科學家們長期觀測，目前已經確認了約1.8萬個軌道可能與地球接近的天體，其中約1800顆被認為具有潛在的危險性。如果某天，某個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天預警時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設計了一種名叫“超高速小行星截擊器”（HAIV）的小行星核爆裝置。HAIV由前部的引導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，首先由引導器上的相機和激光雷達進行探測，確認攔截位置。之后，在引導器和跟隨器之間展開一個10米長的桅桿，將兩個裝置分開一定距離。引導器首先與小行星接觸，在小行星表面撞擊出一個淺坑。跟隨器隨后進入淺坑中引爆核彈。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，同時引發(fā)震蕩波增強核爆威力，從而更有效地改變小行星的軌道，甚至將其摧毀。試驗表明，當核爆發(fā)生的淺坑深度達到3米時，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對任何體積的小行星。

在2014年美國航天局的學術會議上，該項目的研究者表示，在僅有30天預警時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險。有些小行星是由幾塊大巖石松散構成的，小行星的整體結構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，將撞向地球的一個危險天體變成好幾個危險天體。

為了克服這個問題，科學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生破壞，而是利用核爆的X射線和中子流在小行星表面產生高溫。當小行星表面的物質被高溫蒸發(fā)后，就會從小行星表面噴射出來，推動小行星向噴射的反方向移動，從而使小行星偏離原來的軌道，避免與地球撞擊。

美國航天局曾經以直徑為300米的小行星99942為“假想敵”，進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，到達距離小行星99942大約100米的位置后逐個引爆。計算表明，如果能夠提前2-5年對小行星撞擊進行預報，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：動能撞擊

預警時間6～12個月的小行星沒問題。

一個物體在被另一個物體撞擊時，其速度的大小和方向都會發(fā)生變化。臺球、冰壺等體育項目，就是應用這個物理原理開展的。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40分，頗受關注的小行星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，這顆小行星并不大，與一座民房差不多，不會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注。

精確撞擊小行星的技術已經在美國航天局的“深度撞擊”任務中得到了驗證。2005年7月4日，深度撞擊任務探測器飛臨“坦普爾1號”彗星的彗核附近，將一個重約370千克的銅制撞擊器射向“坦普爾1號”彗星。撞擊器以10公里/秒的速度擊中了彗核，撞擊點精度達1米。之后，美國航天局使用哈勃太空望遠鏡和錢德拉太空望遠鏡對這顆彗星進行了持續(xù)觀測。通過分析觀測數(shù)據，科學家們發(fā)現(xiàn)此次撞擊的威力相當于4.5噸TNT炸藥爆炸，使彗星的軌道參數(shù)在3年內變化了大約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項目，計劃發(fā)射一艘探測飛船和一艘撞擊飛船到65803號小行星附近。65803號小行星實際上是由一顆直徑800米的小行星和一顆環(huán)繞小行星運動的天然衛(wèi)星組成的小行星系統(tǒng)。AIDA項目中，撞擊飛船將撞擊小行星系統(tǒng)中的天然衛(wèi)星，探測飛船將同時觀測這次撞擊對衛(wèi)星和小行星的影響。

動能撞擊方式技術簡單、成熟度高，在緊急情況下，還可以把現(xiàn)有的飛船應急改裝成撞擊器執(zhí)行撞擊任務。對于體積不大的小行星，即便預警時間只有6～12個月，也可以通過連續(xù)發(fā)射多個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，應用動能撞擊技術至少需要10年的預警時間。

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，科學家們和工程師們還有其他諸多讓小行星改道的設想。

在歐盟開展的NEO-Shield計劃中，科學家們提出使用“引力牽引”的方式來改變小行星的軌道。在實施這種方式時，將發(fā)射飛船到小行星附近運行，通過飛船與小行星間的萬有引力對小行星施加一個穩(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、轉動情況如何，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，飛船長期在小行星附近運行，對飛船本身的可靠性也有很高要求。

也有科學家設想到在小行星表面鉆井，將小行星本身的物質拋射到太空中，利用拋射產生的反作用力改變小行星的軌道。在他們的方案里，將發(fā)射一個或多個以核能驅動的飛船到小行星表面著陸，進行鉆探工作。這些飛船著陸后，會連續(xù)地鉆取網球大小的物質，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，同時降低了發(fā)射難度。如果預警時間充足，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，還會對物體產生壓力。目前，利用太陽光壓來提供星際遠航動力的太陽帆研究正在蓬勃開展之中。有科學家由此認為，可以在小行星附近架設一張巨大的太陽帆，利用太陽帆產生的動力將小行星拖離軌道。但是這種設備可能昂貴而復雜，效費比不如其他方式高。同時，對于處在自傳或滾動狀態(tài)的小行星，這種方法就基本上無法實施了。

● 資料來源：《北京日報》