讓小行星充當航天基地

李有觀

將機器人發射上太空，抓住一顆小行星，然后把它帶回地球軌道。這聽起來是一個相當瘋狂的計劃，但是美國加州理工學院的科學家和工程師在2011年10月對此進行了非常認真的討論。在這次為期4天的研討會上，各位專家研究了捕捉近地小行星至地球軌道，讓其在未來充當載人航天飛行任務的基地的可行性以及必要的條件。科學家設想的這一計劃并不是遙不可及的，按照目前人類所擁有的科學技術，應該能夠在10年之內變為現實。

機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成，可以使用磁鐵；如果小行星主要是由巖石構成，可以使用魚叉或專用爪，然后利用太陽能動力將小行星推動起來。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。

“這是一個完全可行的想法。”美國航空航天局噴氣推進實驗室的工程師約翰·布羅菲說。他參與組織了這次研討會。

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

可以把小行星停在地球和太陽的引力平衡點（即所謂的“拉格朗日點”）上，成為人類探索外太空的一個固定基地。這一工程具有許多優點，其中之一是：從地球向太空發射物體需要大量的電力、燃料和資金來使發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。

“許多小行星能夠為人類探索外太空提供不少幫助。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，宇宙飛船船體周圍的小行星風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營地的補給站之一，為基地提供足夠多的資源，從而使人類對太陽系進行更加深入的探索。”行星協會的創始人之一、加州理工學院研討會的另一個組織者、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資源，可以開采后帶回地球。即使是一個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，估計價值70萬億美元。另外，天文學家也有機會對太陽系的早期星體進行近距離的觀察和研究，從而獲得一些重要的科學數據。

雖然這一計劃在技術上是可行的，但是要移動小行星并不是一件容易的事，因為小行星的重量基本上都在百萬噸以上。大多數的小行星是不規則的巖石塊，它們沿著不規則的軸進行無序的自轉，這要求工程師能夠對這個具有巨大潛在危險的“大家伙”進行絕對的控制。行星協會的工程師馬爾科·坦塔蒂尼說：“這和行星防御完全相反，如果做錯了某件事情，那么可能會釀成另一起‘通古斯事件。”他提到的“通古斯事件”是一起于1908年發生在俄羅斯地區的由流星或彗星引起的巨大爆炸事件。當然，根據計劃，任何一顆被帶回地球的小行星都會足夠小，以避免發生類似悲劇。

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，小行星移動計劃將有助于展示人類在外太空中建設空間基地的能力。例如，該計劃將告訴工程師怎樣去捕獲一個不合作的目標，而這對于未來的行星防御來說是一種非常好的前期實踐。如果捕獲一顆比較大的小行星的任務過于艱巨，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，然后隨著工程師各項技術的提高，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實驗室進行過一項有關的研究，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。這項任務將能夠幫助宇航員和工程師，使他們學會如何在太空中處理小行星上的有關材料和礦石。噴氣推進實驗室的研究表明，機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”處。當然，這樣的小物體不會對大型目的地產生什么大的影響。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。”

不論捕獲體積大還是小的小行星，實施這些計劃都需要巨大的投資。據估計，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。考慮到任何一顆小行星上都會存在一些可以利用的資源，民營企業可能會有興趣參與到該計劃中來。一個可能的方案是：首先完成計劃的第一部分——把小行星推到近地軌道上，然后通過商業競價讓勝出的開發商登陸小行星進行有關的開采。

雖然這一科研計劃已經足以使人興奮，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生的價值是不夠的，因為小行星還有助于人類對太陽系進行更深入的探索。美國航空航天局戈達德太空中心的化學家約瑟夫·納斯說，利用無人駕駛的機器人進行的任何一項太空探索活動都比較省錢。約翰·布羅菲說：“最終，我們將實現這樣一個目標：幫助人類前往太陽系的其他地方。”

雖然專家還沒有就該計劃所有的細節達成一致意見，但他們會在以后的研討中對有關細節及規范進行商定，并有可能獲得美國航空航天局的支持。最后，許多人一致認為，把一顆小行星帶回地球軌道，將有助于創建一個能夠重復使用的載人航天飛行基地，同時為人類在未來探索深太空提供寶貴的經驗。

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

美國白宮科學技術政策辦公室制訂了今后10年的太空探索安排，如果該計劃得到批準，它將成為有史以來第一個被人類移動的天體。在美國航空航天局和加州理工學院準備的一份可行性報告里，科學家概述了他們將如何捕捉小行星。一個“小行星捕獲太空艙”將被拴在一枚舊“阿特拉斯5”火箭上，用來引導位于地球和月球之間的小行星。隨后這個飛行囂會開啟推進器。利用大約300千克推進物阻止目標小行星前進，并把它拖到一處引力平衡點。太空探險家將把它作為一個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物豐富的小行星，它的平均直徑大約是490米。事實上，這顆小行星富含碳，這是生命必不可少的有機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的問題。

美國航空航天局已經邀請世界各地的學者為1999 RQ36起個更好的名字。一個專門小組將會重審被提議的小行星名字，國際天文聯合會下屬的小天體命名委員會將批準最終被選中的名字。亞利桑納大學該任務的主要研究人員但丁·勞雷塔說：“我們的任務將會把主要精力放在這顆小行星上超過10年。我們希望擁有一個比反復進行的載人任務更容易念的名字，并希望該任務有助于為將來的太空之旅積累經驗。”一旦進行任何更遠的太空探險。宇航員很有可能會穿新太空服。新太空服的設計與巴茲光年穿的太空服類似，它的后面將會有一個進入口，這讓它比以前的太空服更方便穿著。