当小天体行将撞击地球咱们能做什么？威力不亚于核弹打击

　　1908年，一颗小天体撞击俄罗斯西伯利亚偏远的通古斯地区，产生的激烈爆炸捣毁了大片丛林，史称“通古斯大爆炸”

　　一颗直径上百米的非常小的小行星撞击地球，也将开释出百万吨级TNT当量的巨大能量，能够轻易捣毁一座大都会

　　新浪科技讯 北京时间5月18日消息，据英国广播公司(BBC)网站报道，请各位想象这样的情景：有一天观测证实有一颗小行星正在朝着地球飞来，即将撞上地球，你将会是什么反应？此时，世界各主要航天大国之间达成共识，必需合力阻止撞击事件的产生。而接下来事情将如何发展，在很大程度上就取决于在撞击产生之前咱们还有多少应对时间了。在全部的选项中，任何一个选项都不是容易做到的，并且此中至少有一种计划将须要人类使用核弹。

　　大型陨星撞击事件是非常罕有的，上一次范围较大的陨星撞击产生在1908年的西伯利亚通古斯地区，科学家们以为当时有一颗小天体在冲入地球大气层之后在间隔空中上空大概10公里的高度上产生爆炸，捣毁了空中上大面积范围内的丛林。

　　根据估算，相似1908年通古斯大爆炸事件这样范围的撞击事件大概每隔数百年会产生一次。好在西伯利亚非常荒芜——即便是在今天也几乎依然如此，当地人口只分布在稀疏散落各处，范围很小的定居点内。而假如形成通古斯大爆炸的那颗小天体撞击地球的时间再晚5小时，那么它撞击的地方将会是圣彼得堡，形成的人员伤亡和损失将会不亚于一次超级核弹袭击。

一颗直径仅250米两旁的小型天体就能产生相似美国亚利桑那州巴林杰陨坑那样范围的撞击坑

　　地球防御

　　在不久之前咱们体验了一次这样的噩梦场景，只管范围小得多。在2013年，俄罗斯车里雅宾斯克附近，一颗小天体在间隔空中上空大概30公里高度上解体爆炸，激烈的冲击波在空中上形成大量窗户玻璃破碎，超过1400人被碎玻璃和其余溅射物割伤。据估算，车里雅宾斯克陨星事件开释出的能量大概相当于一颗50万吨当量的核弹，这大概是二战时期美国投掷在日本广岛的原子弹威力的20倍以上——所幸其产生爆炸的高度较高，因而对空中的破坏相对有限。相似这种范围的撞击事件频率就要高得多，从概率上讲大概每年都会产生三次两旁，但此中的绝大部分都产生在一些没有人烟的偏远地带或许海洋上空，因此咱们不会注意到它们。因此，对于咱们来说，问题不是陨星撞击事件会不会产生，而是什么时候产生。

　　各国政府对这类问题有着严肃斟酌，并采取了一系列措施为这样的情形做好准备。以美国为例，就在今年1月份，美国宇航局(NASA)就成立了行星防御协调办公室(PDCO)，负责小行星监测并与其余航天机构进行相互协调，共同探讨对外来天体撞击地球危险的应对策略。

　　美国宇航局行星防御办公室主管林德赛·约翰森(Lindley Johnson)表现，现在，PDCO办公室的主要精力集中在对潜在危险目的的探测方面，在多个差别的观测名目之间进行协调任务。这样做的原因很简略：你没法做任何具体的应对任务，除非你首先明确构成要挟的小天体的具体位置。约翰森表现：“咱们努力做到能够提前数年，乃至数十年发现并识别潜在要挟天体。”一旦对地球构成要挟的天体目的被确认，正式的应对策略就将随之开始制定。

罗塞塔探测计划的胜利显示人类已经有才能到达一颗彗星

　　计划一：撞击器

　　此中最简略直接的应对方式被称作“行星台球”( planetary billiards)。顾名思义，它的基本原则就是发射一颗质量较重的物体，或许干脆让飞船自身去撞击来袭小天体，目的是使该小天体轨道产生轻微偏移，从而使其错过撞击地球的路线。

　　在未来数年内，欧洲空间局(ESA)就将与美国宇航局联合发展相干技巧验证任务，名目名称是“小行星撞击与偏移评估”(Aida)。该名目将包含两艘飞船，此中一艘被称作“小行星撞击器”(Aim)，它估计将在2020年下半年发射升空；另一艘飞船名叫“双小行星偏移测试”(Dart)，估计在2021年发射升空。

　　估计到2022年，探测器将到达一颗“双小行星” 65803 Didymos，这颗小行星的独特之处在于它由两个部分构成，除了本体之外，还有一颗小小的伴随卫星，名叫“Didymoon”。其本体直径大概780米，卫星直径大概170米。这两者之间的间隔非常近，间隔只有大概1100米，每隔大概11.9小时相互绕转一周。按照计划，Aim飞船将到达这颗独特小行星附近并发展绕飞，对其成分进行探测，同时等待Dart探测器到达。而一旦Dart飞船到达，它将撞击这颗小行星的卫星，此时Aim飞船将全程观察撞击导致的结果。全部名目的目的是想要了解人类能够在多大程度上转变一颗小行星的轨道，并且不至于将其推入一条可能要挟地球的轨道。

　　读者可能会觉得这颗小行星太小了，那么请参见以下事实。测算显示，美国最著名的亚利桑那州巴林杰陨石坑可能是由一颗直径仅有小行星 “Didymos”1/3两旁的小天体撞击形成的，其形成的撞击坑直径超过1200米。假如“不起眼”的小行星卫星“Didymoon”以大概每秒15.5公里的速率撞上地球——这是这颗小天体撞击地球的最小速率——它将开释相当于200万吨当量核弹的能量，能够轻易捣毁一座都会。而假如其以最大速率撞击(约为34.6公里每秒)，则将开释相当于400万吨当量核弹的能量，这相当于200颗广岛原子弹的威力！

　　帕特里克·米歇尔(Patrick Michel)是法国国家科学研究中心的高级研究员，也是Aida计划的首席科学家。他表现：“咱们想要转变环绕本体运转的小行星卫星的轨道，由于这颗小卫星环绕本体的公转速率仅有大概每秒19厘米。”但即便是非常微小的变化也能够从地球上被观测并测量，估计撞击后其轨道周期将产生大概4分钟的变化。

　　当然，别的一项重要的目的是想了解撞击器是否能够正常发挥作用。米歇尔表现：“全部的撞击模型都是基于对于撞击物理过程的了解，而咱们全部的数据都是基于实验室尺度，在厘米级目的上获取的。”根据这样的模型得到的数据是否适用于真正的小行星环境现在依然是一个开放性问题。

　　不外，约翰森表现，这项技巧现在来看依然可算是人类掌握的最成熟的一项技巧，由于在此之前人类已经展示了到达这样的小天体的卓越才能——包括美国宇航局的“黎明” 号探测器环绕谷神星和灶神星运转，以及欧洲的罗塞塔飞船胜利开释着陆器登陆67P彗星彗核的壮举等等。

　　在2013年，俄罗斯车里雅宾斯克附近，一颗小天体在间隔空中上空大概30公里高度上解体爆炸，激烈的冲击波在空中上形成大量窗户玻璃破碎，超过1400人被碎玻璃和其余溅射物割伤

　　计划二：引力牵引

　　除了撞击选项之外，还能够应用引力——简略说就是将一个质量较大的物体，或许说飞船自身布置到这类小天体近旁，从而应用飞船或大质量物体自身的引力逐渐地“引导”小天体转变轨道。这一计划的优势就在于它只要求飞船能够到达小行星就能够。其轨道计划将是环绕该小行星与太阳引力平衡点位置的拉格朗日点运转的复杂轨道设计。别的，美国宇航局即将发射的“小行星重定向义务”(ARM)也将间接地发展此项技巧验证，其核心义务之一便是将一颗小行星推移到地球轨道附近。

　　然而，以上全部这类计划面临的一个共同的大问题便是时间。要执行这样一个远离地球轨道空间的应对义务将须要至少4年以上的设计建造时间，随后飞船发射之后还将须要一到两年的飞行时间。假如小行星的要挟迫在眉睫，那么咱们或许就将被迫斟酌其余应对策略了。

　　计划三：激光器

　　美国加州大学圣巴巴拉分校物理学家张启成(Qicheng Zhang，音译)以为，激光或许将是更好的选择。激光不会将小行星引爆，而是将形成其一部分表面物资的蒸发。张与他的同事一起，在实验宇宙学家菲利普·鲁宾(Philip Lubin)的带领下发展了一系列的相干轨道模拟实验，并在提交给太平洋天文学会的一篇论文中对相干情形进行了阐述。

　　只管听上去似乎这种方法并不会产生什么效果，但请记住，只要时间充足长，即便最微小的转变也将让小行星的轨道产生数千公里的偏离。张表现，激光方法的优势之一就在于咱们将能够在地球轨道上建造一台大型激光设备，而不须要长途跋涉追逐小行星。一台前兆瓦功率激光器连续对一颗小行星照射一个月，将有才能使一颗直径80米的小行星(与形成通古斯大爆炸的小天体直径相当)的轨道偏离两个地球半径那么大的间隔(大概12800公里)。这已经充足防止碰撞的产生。

　　这一方法的另一个版本则是发射一艘探测器，上面安装有一台功率稍低的激光器。不外这样做的话你就必需让飞船去追逐小行星并在较为靠近的位置上对准小行星发射激光束。由于这样的激光器比较小(可能在20千瓦级别)，它将须要连续照射数年时间才能形成目的小行星的轨道产生充足防止碰撞的偏移量。不外，根据张等人的计算，这一计划中，只要能有15年两旁的提前量，这样一艘小型飞船依然将有才能让目的小天体轨道产生充足大的偏移量。

　　张表现，他所提出的地球轨道激光器计划之所以更加优越，是由于要让一艘飞船进入小行星或许彗星环绕轨道并非那么容易的事，只管咱们此前已经胜利实现了这一点。他说：“罗塞塔飞船此前的目的是别的一颗彗星46P，后来由于发射的推迟，46P彗星已经不再是一个合适的目的，于是名目组不得不重新选择了探测目的。但假如一颗彗星正处在撞击地球的轨道上，那么咱们可就没有临时调整探测目的的那种奢侈了。”他还指出，小行星的追踪并不十分困难，但要想真正飞抵某个小行星附近，一般情形下也将须要3年两旁的时间。

　　不外，约翰森也对轨道激光器的想法提出了一些担忧，简略来说就是在此之前人类还从未向地球轨道上发射过千米级别的大型物体，更不要说是一组大型激光器了。他说：“这个想法中有许多东西我以为都还不够成熟，比如说，将太阳能可靠地转化为激光能，并长期维持稳定运转便是我的担忧之一。”

　　计划四：直接使用核弹

　　除了这些选项之外，还有核选项能够斟酌。假如你看过好莱坞大片《世界末日》或许《深度撞击》的话，你就明白这种解决计划有多么直接。但实际上，这一计划要想真正实施依然充满困难和不确定性。英国思克莱德大学的马西米里亚诺·瓦西尔(Massimiliano Vasile)指出：“你将须要把全部基础设施都送入太空才行。”他提出在间隔目的小天体附近空间引爆核弹。和激光计划一样，这一计划的基本设想也是形成小行星表明的部分蒸发，这一过程将产生推动力，并进而转变小行星的运转轨道。瓦西尔表现：“这样做将具有很高的能源应用效率。”

　　只管激光或许核选项似乎能够发挥作用，但首先你必需明确来袭小天体的物资构成情形，由于差别的物资成分，其蒸发温度都是差别的。另一个问题是某些小行星的疏松性。许多小行星实际上都是由一些大石块以一种非常疏松的方式堆积在一起形成的。针对这样的目的，撞击可能不会得到很好的结果。这样的情形下，引力引导计划可能就会是一个比较好的选项，由于这一选项对于小天体的物资构成和坚固性没有什么要求。

　　政治与法律危险

　　当然，以上全部这些选项在真正实施的时候都会遭遇到一个终极障碍：政治。1967年签署的《外层空间条约》明确禁止在太空中测试和使用核武器，而在轨道上部署千兆瓦能级的强大激光器也将让许多人感到坐立不安。

　　张指出，假如将轨道激光器的能级降低到大概0.7千兆瓦级别，那么它将只能在限定时间范围内将小行星轨道偏离大概0.3个地球半径，或许1911公里。他说：“能够捣毁一座都会的较小型的小天体数量要远比能够对全部地球构成全球性要挟的较大型小天体多得多。现在，设想有这样一颗小天体正飞向美国纽约。取决于差别的条件，人类尝试偏离这样一颗小天体轨道的努力有可能形成的后果是来袭小天体最终依然撞上了地球，但其撞击地点产生了转变，比如不是纽约，而是撞上了伦敦。假如存在相似这样的危险，那么欧洲就难以冒险同意此类轨道偏离义务。”

　　不外，约翰森也指出，执行此类义务的法律危险或许也不会如想象的那么高。他指出：“在那些条约中都存在着排除条款。”比如在《外层空间与全面禁试条约》中并未禁止弹道导弹(可能携带核弹头)“通过”宇宙空间。别的，斟酌到地球防御的重要性，相信许多批评者也会有所克制。

　　米歇尔指出，与其余全部自然灾害都差别的是，这是一类假如采取正确应对手段，咱们能够防止的灾害。他说：“相比海啸或是其余自然灾害，这是咱们唯一能够做点什么预防它产生的一类。”(晨风)

转载自:https://tech.sina.com.cn/d/s/2016-05-18/doc-ifxsenvn7283800.shtml

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