“五大招”讓我們不再懼怕近地小行星

●李明濤 文 趙天 編

第一招：躲

小行星的體積和質(zhì)量大小，決定了它們在撞擊地球后所帶來的危害大小。

如果小行星個頭太小，導(dǎo)致的危害極其有限，以大工程來處置顯然得不償失，那么我們可以躲到現(xiàn)有的地下工事中，避其鋒芒，躲過沖擊波、熱輻射和光輻射等危害效應(yīng)。這一招，一般用于應(yīng)對直徑十米級近地小行星。

如果小行星尺寸很大，但預(yù)警時間太短，比如有些小行星從發(fā)現(xiàn)到撞擊地球可能只有數(shù)天的時間，根本來不及實(shí)施在軌處置，這時候也只有采取“躲”的方式，疏散人口，盡量減少損失。

“躲”這一招，可以利用防空洞、地鐵等成熟的地下工事，但要求我們能夠?qū)π⌒行堑淖矒魰r間和撞擊區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)報。

當(dāng)我們推測還原恐龍滅絕的過程，或欣賞災(zāi)難大片所帶來的沖擊之時，無不深切領(lǐng)略到小行星襲擊地球那一瞬間的壓迫、恐懼和無力。

千萬別以為小行星撞地球只是好萊塢編劇和地質(zhì)學(xué)家天馬行空的腦洞！天體之間的相互碰撞，在宇宙中可謂家常便飯，憑什么咱們地球是個例外呢？假如未來某一天，一顆不長眼的小行星即將和地球撞個滿懷，人類難道只能坐以待斃嗎？當(dāng)然不是。科幻作家劉慈欣的小說《流浪地球》就為我們提出了解決思路——在地球的一面安裝大量行星發(fā)動機(jī)，推動地球離開現(xiàn)有軌道。但此法大動干戈，主要用于幫助全人類逃離不再宜居的太陽系，找到新家園。還有其他性價比更高的辦法嗎？科學(xué)家們提出了五種應(yīng)對小行星襲擊的“招式”。

第二招：炸

“炸”，顧名思義，指的是利用核彈去摧毀小行星結(jié)構(gòu)，或者在小行星附近引爆核武器，利用核爆產(chǎn)生的高能射線蒸發(fā)小行星表面物質(zhì)，從而產(chǎn)生推力偏轉(zhuǎn)小行星軌道，后者也被稱為對峙核爆。

核武器具有能量密度極高的優(yōu)點(diǎn)，因此用核爆處置近地小行星，效率極高，幾乎是在接到短期預(yù)警后處置大尺寸小行星的唯一手段。核爆巨大的能量可以摧毀小行星的結(jié)構(gòu)，但由此所產(chǎn)生的碎塊大小、質(zhì)量，與小行星的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、核爆能量、引爆方式等因素相關(guān)，小行星碎塊可能還會繼續(xù)撞向地球，有可能產(chǎn)生次生危害效應(yīng)。所以，相比直接摧毀小行星結(jié)構(gòu)，利用對峙核爆偏轉(zhuǎn)小行星軌道的方法不會產(chǎn)生碎片，是一種更為可控的方式。

雖然采取核爆處置近地小行星不失為上好的方法，但卻面臨國際法律和政治的爭議——假如在太空中打開核爆這個潘多拉魔盒，誰知道它會把人類帶向何方？

利用核彈摧毀小行星結(jié)構(gòu)，或在其附近引爆核武器，從而產(chǎn)生推力偏轉(zhuǎn)小行星軌道，后者也被稱為對峙核爆。

第三招：撞

“雙小行星重定向測試任務(wù)”示意圖。該任務(wù)將利用小衛(wèi)星高速撞擊雙小行星系統(tǒng)中的子星，預(yù)期改變小行星的速度。

“撞”是利用人造飛行器高速撞擊小行星，瞬間改變小行星的速度。如果能成功，那么隨著時間推移，近地小行星會逐漸偏離即將撞擊地球的原先軌道，從而消除撞擊風(fēng)險。此為“動能撞擊法”。

“動能撞擊法”既不用擔(dān)心國際政治法律輿論風(fēng)險，又不會造成太空核污染，是目前最成熟可行的小行星防御技術(shù)。

2015年，美國進(jìn)行了一項(xiàng)深度撞擊任務(wù)，利用一顆約370千克的小衛(wèi)星，以10.2千米/秒的速度，高速撞擊了直徑約6千米的“坦普爾一號”彗星的彗核，對彗星軌道的速度改變量約為0.1微米/秒。2021年11月24日，美國開展了“雙小行星重定向測試任務(wù)”，利用一顆約550千克的小衛(wèi)星，以6.7千米/秒的速度，高速撞擊“狄迪莫斯”雙小行星系統(tǒng)中直徑160米的子星，預(yù)期將會使小行星的速度改變0.8～2毫米/秒。可謂是“以毒攻毒”了！

動能撞擊防御小行星的效果，與撞擊產(chǎn)生的小行星速度改變量直接相關(guān)。考慮到小行星巨大的質(zhì)量，動能撞擊防御小行星技術(shù)本質(zhì)上相當(dāng)于“以卵擊石”。因?yàn)轱w行器的重量往往只有噸級，而百米尺寸小行星的重量高達(dá)百萬噸級，兩者相差6個數(shù)量級。利用幾噸的飛行器去撞幾百萬噸的小行星，猶如蚍蜉撼大樹。要以毫米/秒的速度改變量去防御小行星，需要十幾年預(yù)警時間。

有沒有別的辦法增加速度改變量呢？有！可以用幾十枚運(yùn)載火箭，發(fā)射幾十個撞擊器去同時撞擊小行星。美國航天局在2018年做過研究，對于直徑約500米的貝奴小行星，如果要提前10年讓這顆小行星偏轉(zhuǎn)出地球軌道9000千米的距離，需要使用75發(fā)德爾塔4重型運(yùn)載火箭發(fā)射75個8噸重的撞擊器。

盡管動能撞擊技術(shù)是人類目前最成熟可行、最綠色環(huán)保、最無道德爭議的小行星防御技術(shù)，但由于人類運(yùn)載能力有限，因此會帶來極大的工程實(shí)施成本和風(fēng)險。

第四招：牽

“牽”，顧名思義，人類伸出友善的雙手，帶領(lǐng)并非有意找茬的迷途小行星避開地球——利用一個較重的飛行器盤旋在小行星前方，通過小行星與飛行器之間的萬有引力緩慢牽引改變小行星軌道。這種方式被稱為“引力拖車”。

核爆和動能撞擊都是瞬時產(chǎn)生極大的外力作用在小行星上，而引力拖車則是將微弱的作用力持續(xù)施加在小行星上，從而緩慢地改變小行星的軌道。

利用較重的飛行器盤旋在小行星前方，通過小行星與飛行器之間的萬有引力緩慢牽引改變小行星軌道。

由于萬有引力與相對距離的平方成反比例關(guān)系，因此想要通過引力拖車帶領(lǐng)小行星步入正軌，往往要求飛行器盤旋在距離小行星一個半徑軌道高度處。例如，對于直徑140米的小行星，要求飛行器維持在小行星表面100米附近，而小行星極其不規(guī)則的引力場必將強(qiáng)烈地影響飛行器的運(yùn)動，對飛行器的制導(dǎo)和控制提出了較高挑戰(zhàn)。

使用這種方法改變小行星的軌道，往往需要20年以上的預(yù)警時間。此外，還要求飛行器與小行星保持幾乎相同的位置和速度，不適合大傾角等軌道轉(zhuǎn)移代價較高的小行星。

第五招：拖

利用飛行器把小行星整體拖離

最后一招是“拖”，利用飛行器直接拖著小行星離開原先軌道。

與“牽”類似，“拖”也要求飛行器與小行星保持幾乎相同的位置和速度，不適合大傾角等軌道轉(zhuǎn)移代價較高的小行星。

此外，十米尺寸小行星，重量差不多達(dá)到1000噸；而五十米尺寸的小行星，重量可達(dá)20萬噸。顯然，利用“拖”的方法，只能拖動小尺寸的小行星，對于大尺寸小行星，則無能為力。

而且，“拖”小行星屬于接觸式處置方式，對小行星的表面物質(zhì)和結(jié)構(gòu)特性非常敏感，如何在微重力環(huán)境下有效長期附著在小行星表面？如何在小行星旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)有效推力控制？如何在附著狀態(tài)下持續(xù)獲得大功率能源供給？都是亟待解決的難題。

總而言之，雖然這五大招目前看來都有一定的實(shí)施難度，但從原理上來看，它們完全可行。至少能給人類吃下一枚定心丸——假如災(zāi)難來臨，人類是真的有辦法應(yīng)對！