如何應對近地小行星撞地的威脅

□ 龐 崢

2012年1月27日，一顆公共汽車大小的小行星與地球擦肩而過，距離地球最近時只有6萬千米。這顆名為“2012 BX34”的小行星位列20顆最接近地球的小行星之首。盡管它沒有對地球造成威脅，但再次向地球人敲響了警鐘，要加速研究如何防止近地小行星撞擊地球的方法和技術了，因為小行星撞擊地球是世界上四大突發巨大災難之一，早晚有一天會撞擊地球。

歷史上可能曾發生過多次小行星撞地球的事件。例如，恐龍可能是在一顆小行星撞上地球后的幾周內全部死亡的。2002年6月6日，一顆直徑約10米的小行星墜入地中海，它在大氣層中引爆燃燒時釋放出的能量大約相當于2.6萬噸三硝基甲苯(黃色炸藥)，與中型核武器爆炸釋放的能量相當。2008年，一個直徑只有幾米的小行星墜落到了蘇丹，碎片散落到了努比亞沙漠。1994年7月16日至22日，一顆名為蘇梅克-列維9號的彗星與木星迎頭相撞，這是人類史上第一次直接觀測到的天體相撞。

目前有近700顆近地小行星被列入危險名單。所以，未來是有可能出現小行星撞擊地球的，為此人類應提前做好準備。隨著科學技術的飛速發展，人類已完全有辦法避免小行星撞擊地球。

歐洲的新計劃

據2012年1月27日的英國《每日郵報》透露，歐洲擬在8年內為地球建造預防小行星撞擊的“近地軌道防護盾”。在此之前，歐空局的先進觀念小組曾設計出了用一排人造衛星或火箭推動小行星偏離撞地軌道的方法。科學家最感興趣、也最容易的方法，就是派遣一艘太空船和小行星猛烈碰撞，從而改變它的方向。為了應對20年后阿波菲斯小行星對地球的威脅，歐空局又制定了一個“堂吉訶德”計劃，即派2艘太空船前往一顆測試小行星。其中一艘太空船名叫“西達爾戈”，它將和這顆小行星高速相撞，而另外一艘名叫“桑科”的太空船則將在附近測量小行星的軌道改變情況。

鏈接：近地小行星指的是軌道與地球軌道相交的小行星。目前已知直徑4千米的近地小行星有數百個，此外，可能還存在成千上萬個直徑大于1千米的近地小行星。直徑大于1000米的小行星，撞擊地球的能量相當于幾百倍全地球核武庫的核彈爆炸的能量。它撞擊地球后會誘發地球氣候、生態與環境的劇烈災變，導致地球上許多物種的滅絕。地球在歷史上遭受過頻繁的小行星撞擊，地球表面殘存的100多個大型撞擊坑就是證據。

蘇梅克.利維9號彗星碎裂成20幾塊，排著隊向木星進發

阿波菲斯小行星撞擊地球示意圖

歐洲最新的“近地軌道防護盾”計劃旨在通過導彈炸毀、引力牽引和主動碰撞等多種手段，防范近地小行星撞擊地球。它由歐盟出資400萬歐元，相關科研機構及歐盟戰略伙伴出資180萬歐元，德國宇航中心負責該計劃的具體實施，擬在3年后進行測試和評估，如果在資金方面有保障，該計劃有望在2020年以前正式實施。

參與“近地軌道防護盾”計劃的研究員沃爾夫拉姆·洛克表示，已有的核彈炸毀、引力牽引和主動碰撞等想法尚不成熟。

用核彈炸毀小行星的方式爭議較大，核爆炸產生的小塊巖石仍可能威脅地球安全，如果發現目標太晚，或來襲小行星尺寸大于1千米，這種方法就是迫不得已的最后策略。

“重力牽引”將需要一個攜帶大量燃料且相對較重的航天器。發射航天器到近地小行星附近通過數年的時間，利用航天器的力改變小行星的運行軌道，這種技術還需要知道小行星的質量，太大了不行。發射導彈或航天器撞擊小行星的方式看起來很簡單，但由于難以確定小行星的密度、質量，所以很復雜，需要進行艱難的探測和模擬試驗或仿真，觀察小行星對碰撞有什么反應。

由于資金問題，所以目前只能通過在理論上、在實驗室里對防范近地小行星撞擊地球的想法進行評估測驗，希望能得出一個切實可行的有效方案。

多國積極想招

小行星撞擊地球可使人類遭受滅頂之災。所以，許多國家都在研究應對方法。

根據美國國會1998年的一項決議，美國航宇局實施名為“太空衛士”的計劃，力求定位地球周邊90%以上直徑不小于1千米小行星的運行軌道，并確認哪些小行星可能會對地球造成威脅。“太空衛士”計劃已經完成，地球周邊約有1000顆符合上述條件的小行星，其中93%已被定位。2005 年，美國議會就要求美國航宇局制定一個關于小行星意外撞擊地球的防御計劃。2007年，美國航宇局在行星防御會議上提交了自己的報告，在該報告中提出了多項計劃，包括使用核爆炸產生的力量使小行星遠離地球，認為它比其他非核爆炸更有效。美國測試了小行星表面爆炸、地下爆炸和對峙爆炸（指炸彈不與小行星接觸）等方式，其中表面爆炸和地下爆炸的能量是最強大的，但有可能將小行星爆裂成碎片而威脅地球，所以，美國航宇局認為，使用一系列對峙爆炸可能是使小行星偏離地球的最有效的方法。

撞擊小行星示意圖

鏈接：據天文學家研究認為，直徑大于1千米的小行星撞擊地球的概率為每10萬年1次，但僅此一次就可能毀滅地球。而直徑接近10米的天體撞上地球的概率僅為每3000年一次。一些科學家認為，小行星撞地球的風險被嚴重低估了。英國和美國的研究部門警告說，一顆被稱為“2003QQ47”的小行星可能在2014年3月21日撞擊地球，不過機率是90多萬分之一，基于這顆小行星的尺寸（直徑不足1.6千米）和速度（每秒鐘30千米），還是值得科學家們對它進行觀察的。但據南京紫金山天文臺專家根據觀測得出結論，近20年內應該不會有小行星和地球相撞。

2012年1月31日，433號小行星愛神星與地球進行1975年以來最親密的近距離接觸。距離最近時為26729000公里左右

把小行星分成2塊

近年，美國航宇局顧問小組又呼吁成立小行星防御辦公室，保護地球免受小行星和其它有威脅性的太空巖石的撞擊。這是該小組使用現有硬件打造陸基預警系統、評估探測、表征、偏轉有威脅的近地物體，討論國際合作的可能之后提出的，該小組還在研究處理突發事件等問題。

美國目前主要用PS1天文望遠鏡負責監視地球附近直徑300米到1千米的小行星。該天文望遠鏡每隔30秒就會對36個月球大小的天空范圍拍攝一張1400兆像素的照片，每天夜里收集的數據足以裝滿1000張DVD，而每張照片都可以打印成一張足以覆蓋半個籃球場的300-dpi圖片。300米的小行星如果撞擊地球上的居住區，將造成重大區域性破壞，如果是1千米的小行星就會造成全球災難。

2009年，美國發射了“廣域紅外探測器”(WISE)空間望遠鏡，用于搜尋宇宙中尚未被發現的天體，其中包括可能對地球構成威脅的小行星和彗星。

俄羅斯聯邦航天局局長曾在2009年12月30日透露，俄羅斯的頂級太空研究人員正計劃對編號為99942的阿波菲斯小行星進行偏移，或設計一個航天器在阿波菲斯小行星危險地飛向地球之前來改變它的軌跡。該小行星將在20年后靠近地球。美國國會建議把位于俄羅斯遠東濱海邊疆區的俄羅斯電訊中心用于預警并探測危險的小行星，俄羅斯已認可了美國一份關于將俄羅斯雷達站用于探測危險小行星的建議。

俄羅斯行星保護中心領導人阿納托利-扎伊采夫表示，如果有充分的資金保障，俄羅斯目前的技術條件完全能夠在5年內建成行星保護系統來保護地球免遭小行星的襲擊。該中心打算建立一個名為行星保護系統快速反應梯隊的地球保護盾牌，反應梯隊由多枚宇宙觀測航天器、偵察衛星和太空攔截航天器構成，當觀測航天器觀測到危險天體時，馬上把信號傳輸給偵察衛星并由偵察衛星全天候對危險天體進行全程跟蹤監測。太空攔截航天器負責摧毀小行星或改變小行星運行軌道。

2001年，英國成立了專門研究近地小行星和彗星等天體與地球相撞幾率的研究中心，以便為公眾提供準確客觀的信息。該中心的任務包括：提供近地天體的數量和位置的資訊，評估它們撞上地球、造成災害的幾率等。

日本已經對公眾發布了世界上最大的太陽系小行星數據庫，數量超過50萬顆。這些數據由2006年發射的“光”衛星獲取，其中5120顆小行星的體積數據較為準確。

我國中科院紫金山天文臺有一臺專門用于搜索近地小行星殺手的天體探測望遠鏡，其觀測能力居全國第一，世界第五。天文臺專家借著這雙“慧眼”，已經發現了近800顆小行星并且獲得了國際臨時編號。據中國權威專家說，假若能夠在一年前發現有可能與地球相撞的小行星，就能夠及時采取措施，摧毀它或改變其運行軌道。

由此可見，為了防止小行星對地球帶來危害，需要所有國家共同關注共同努力，開展國際合作。

發射人造物體撞擊近地小行星，使其改變軌道示意圖

使用激光或者巨大的鏡子對小行星能量進行聚焦，汽化掉行星部分體積以使其偏離軌道

幾種防撞方案

為了有效防止小行星撞擊地球，首先需要監控有可能飛近地球的小行星，精確預測近地小行星的飛行軌道。全球已經建立了近地小行星觀測網，其中最先進的是美國近年在夏威夷建成的一套由多臺天文望遠鏡組成的小行星觀測網絡，這個被稱為“全景觀測望遠鏡和快速反應系統”（簡稱Pan-STARRS）的復雜裝置主要用于搜尋那些環繞太陽運行并有可能撞擊地球的危險小行星。

至今，已有多種防止小行星撞擊地球的方案。例如，①用核武器炸毀可能撞擊地球的近地小行星；②發射導彈或航天器猛烈地撞擊近地小行星，用機械力使其改變軌道；③用太空鏡群或激光所產生的能量把近地小行星推往新的軌道；④發射引力航天器靠近對地球有威脅的近地小行星，然后通過自身引力使該小行星脫離原來的軌道；⑤用質量巨大的繩索套住近地小行星，采用改變其重心的方式來改變小行星的軌道；⑥讓航天器登陸小行星，并且使用電馬達逐漸地改變小行星的軌跡；⑦給小行星上安裝“太陽帆”或一臺大型火箭發動機，把它從地球的軌道上推開。不過，這些方案設想各有利弊，究竟哪種最好目前還沒有定論。

例如，用導彈或核裝置可以把小行星炸成一分為二的兩部分，這樣質量就發生了變化，軌道也就跟著變了。但一些科學家認為將大塊行星體巖石分裂成小塊的方法不妥，會使小行星爆破后無法確定隨后出現的結果，因為對于小行星的內部結構目前尚不完全清楚。為此，美國正在醞釀派航天員登陸近地小行星進行科學考察和研究，協助探索地球在受到小行星威脅時抵御它的方法。

就目前的技術水平而言，通過發射物體撞擊小行星以使其偏離軌道絕對是有可能做到的。發射人造天體到太空后，把它調整到和小行星平行，并使兩者的相對速度為零，然后用機械力推小行星一下，它就會改變軌道。但這樣做將需要對小行星的表面進行詳細了解。還可以用改變顏色的方式以改變小行星軌道，如果小行星原來是灰色的，可以將它變成純黑色，物體的顏色可決定吸收熱量的多少，軌道也會隨之改變了。

美國航宇局提出的其他非核爆炸類選擇還包括，使用激光或者巨大的鏡子對小行星能量進行聚焦，汽化掉行星部分體積以使其偏離軌道；或者使用飛船將小行星拖向其他方向。

美籍華裔航天員盧杰等推出的“重力拖車”方案是以柔克剛，其中小行星拖曳飛船只需要盤旋在小行星表面，利用重力作用充當飛船無形的拖鏈，逐漸改變小行星的飛行速度，日積月累，則可以改變小行星的運行軌道。

一組國際航天員于2011年10月17日探訪了太平洋，試驗為解決小行星乘員任務中遇到的工程挑戰所制定的新解決方案。他們乘坐“寶瓶座”水下試驗艙在佛羅里達州拉格島附近水域執行一項為期13天的水下任務，主要包括三個方面：如何在小行星表面拋錨，如何在小行星表面移動和如何最好地收集數據。與月球任務和火星任務不同，小行星上的重力微乎其微，不足以吸引航天員或飛行器，所以必須有一個“錨”用于固定。

不過，也有人歡迎小行星光臨地球，因為一個僅2千米寬且含有上等鎳與鐵的小行星，能給我們帶來高達4萬億美元的資產。除了大量的鎳與鐵之外，有些游離的小行星還可能含有豐富的金和鉑，以及一些稀有元素如銥等，其價值無法估計。所以，目前有些科學家們正在想方設法地積極準備迎接這些地球的不速之客哩！

想象中的小行星撞擊地球

小行星飛向地球

鏈接：研究表明，未來的太空激光技術可能用于探測威脅地球安全的小行星，并能夠使小行星偏移軌道。使用激光器的一大優勢是相對于目前的技術，激光束在經過長距離傳輸后仍能保持相對的緊密聚焦。目前的技術只能研究距離相當于地日間距0.1倍的目標，激光技術則將這個距離提高到地日間距的10倍。研究人員將借此提前了解到小行星的組成及形狀，這將幫助研究人員找出使其遠離地球的方法。為了盡早發現并偏移存在危險的小行星，激光器需要安置在8顆衛星上，它們組成的艦隊將從不同位置巡視小行星帶。但在系統部署之前，仍有幾個重要的技術障礙有待解決。如果航天器是用來觀測小行星的，那它就需要長約30米的天線來發送激光。如果航天器僅用于偏移小行星，那它就不需要這么大型的天線。但是工程師們仍不得不找到一種方法，使現有的實驗室激光器減重，以便安裝在航天器上進行發射。