撞擊小行星，人類進入新時代

陳勁松

2022 年9 月26 日晚7 時14 分， 美國航空航天局（NASA）的航天器成功撞上距離地球約1140 萬公里的小行星“迪莫弗斯”。此次撞擊目的在于嘗試改變“迪莫弗斯”的運行軌道，驗證通過動能撞擊的方式偏轉近地小行星的可行性。

NASA 行星科學部主任格拉斯興奮地表示：“我們正在進入人類的新時代。在這個時代，我們可能將擁有保護地球免受小行星撞擊的能力，人類以前從未擁有過這種能力。”

小行星撞擊的后果

從誕生開始，地球就一直遭遇小行星的轟擊。但受到地質運動影響，目前地球上只有一個容易辨認的撞擊坑，美國亞利桑那州一公里寬的隕石坑，巴林杰隕石坑，這個坑的撞擊發生在5 萬年前。

更大的隕石坑只能靠地質發掘來確認，如墨西哥希克蘇魯伯隕石坑，綿延近200 公里。這是6600 萬年前災難性碰撞的遺跡。當時一個直徑約10 公里的小行星墜入地球，撞擊產生的塵埃和火山灰云籠罩著地面，并改變了之后幾個世紀的全球氣候。地球上大約75% 的動植物物種因此滅絕，包括統治了地球1.6 億年的霸主——恐龍。

最近一次大規模的小行星撞擊發生在1908年，一個直徑約50 米的小行星進入了俄羅斯上空的大氣層。這一次是在高空爆炸，所以沒有任何隕石坑，但爆炸夷平了半徑30 公里內的數百萬棵樹木。幸運的是，這發生在人口稀少的通古斯卡河谷，所以幾乎沒有人員傷亡。

如果在當代，小行星的撞擊會帶來什么后果呢？

20 世紀60 年代，一本名為《路西法之錘》的小說暢銷，這本書描述了一顆直徑5 公里的小行星撞擊地球的后果。撞擊引發了大規模的火山噴發，海嘯將全球的沿海城市橫掃一空，瘟疫暴發，氣候變化，洪水泛濫淹沒莊稼，迫使原本體面的人們去乞討、偷竊，最終同類相食。殘存的國家政權相互猜疑，引發了全球核戰，人類徹底滅亡。

1999 年，天文學家在意大利城市都靈召開會議，討論小行星撞擊的威脅。在會上，科學家們設計了一個單位來衡量撞擊的規模，這個單位被命名為都靈秤，大小從1 到10。如果撞擊可能性很小，則危險等級為1，有可能撞擊等級為3，幾乎肯定撞擊則等級為8。

目前，在人類的觀測范圍內，只有一顆名為阿波菲斯的小行星危險等級超過1。這是一顆直徑為350 米的小行星，危險等級高達4。如果它撞擊地球，釋放的能量相當于11 萬顆在廣島爆炸的原子彈。從2004 年發現它開始，各國天文臺一直對其保持著密切的觀察，它將于2029 年靠近地球，大概率是擦肩而過，但如果有個萬一，人類歷史將就此改變。

幸好從人類掌握航天能力開始，預防小行星撞擊的計劃就被提上日程。

人類行星防御簡史

1967 年，阿波羅計劃確定，美國掀起一股太空浪潮。麻省理工學院的一位教授給自己的學生布置了一個作業。在那年，一顆直徑1 公里的小行星伊卡洛斯接近近地點，這位教授假設伊卡洛斯將在一年之后撞擊地球，要求學生設計方案來拯救人類。

學生們決定，將阿波羅飛船用于小行星攔截任務而不是登月，不運載人類宇航員，全部容量都用來裝載當時最強大的氫彈。改裝后的阿波羅飛船編隊將飛向這顆小行星，并在距離它大約30 米的地方一個接一個地引爆氫彈。這個想法不是要把伊卡洛斯炸成碎片，而是簡單地讓它偏離軌道。

1998 年，公眾開始關注小行星的威脅。當年，兩部好萊塢電影《深度撞擊》和《絕世天劫》公映之后，引發了輿論對小行星撞擊的熱烈討論，同時國際社會也開始探討行星防御的真正方案。

2004 年2 月23 日至26 日，美國國家研究委員會召開了第一屆國際行星防御會議，來自世界各地的科學家做了報告。

2008 年，美國國家科學院展開一項“太空守衛調查”，這是行星防御新探索的又一個里程碑。

2009 年4 月，由14 名成員組成的“太空守衛調查”小組在華盛頓、圖森和圣達菲舉行了為期3 天的調查聽證會。在聽證會上，科學家們發表了報告，詳細描述了近地天體的情況，以及它們構成了什么威脅。

NASA 行星科學部近地天體觀測項目執行主任林德利·約翰遜少校從一顆直徑50 米以下的微小流星開始講起。這種大小的流星會在高空大氣中破碎，不會造成任何破壞；大于50 米的較大空間物體會引起類似通古斯卡大爆炸的事件；大于140 米的小行星會引發區域性事件；超過1 公里的小行星撞擊會產生嚴重的全球影響；而直徑10 公里或者以上的小行星撞擊，就會引發全球物種滅絕。約翰遜還特別提到了阿波菲斯，指出這是近20 年內唯一值得關注的威脅。

2012 年，一個國際性小行星防御機構啟動，它被稱為NEOShield，由法國國家科學研究中心牽頭，其目的是研究各種防止小行星或彗星與地球碰撞的方法。中國國家航天局也已經在2022 年4 月宣布了自己的小行星防御計劃，爭取在2025年或2026 年實施一次小行星撞擊試驗。

如何阻擊小行星

如果碰撞即將發生，有許多方法可以改變小行星軌道，顯而易見的一種方法是將小行星推向一邊，使其偏離目標。另一個方法就是加快或者減慢小行星的速度。如果近地天體到達交叉點稍微早一點或稍微晚一點，我們就安全了。

向近地天體傳遞能量的最有效方式是高速撞擊它。這不需要任何類型的爆炸彈頭——只需要達到很高速度并精確瞄準。這種攔截方式被NASA稱為動能撞擊器。2005 年，NASA 發射了一艘宇宙探測器去撞擊坦普爾1 號彗星，這是動能撞擊器的第一次試驗。探測器被命名為“深度撞擊”，重量372 公斤，撞擊時速度為10 公里/ 秒，比子彈還快。這次撞擊改變了坦普爾1 號的軌道和速度，雖然非常輕微，但這顆彗星的速度降低了0.00005毫米/ 秒。

至于9 月26 日的這次撞擊，難點在于如何精準找到并撞擊這個距離地球約1140 萬公里的小行星。據報道，撞擊用的航天器瞄準精度只有2000米。直到撞擊前1 小時，航天器上搭載的設備才能觀測到直徑160 米的“迪莫弗斯”。

這次撞擊讓“迪莫弗斯”的軌道偏移了接近1%，能量遠遠超過2005 年的“深度撞擊”試驗，這意味著人類確實掌握了改變小行星軌道的技術能力。

（摘自《看天下》2022 年第28 期，一刀圖）