如果明天科學家突然發現一顆小行星已經進入撞擊地球的軌道,我們該怎麼辦?這是一個十分嚴肅的問題,因為它會關係到人類的生死存亡。
為了驗證人類目前的能力是否能夠做到攔截小行星的撞擊,NASA在2019年進行了一場模擬演練,演練內容是假設人類在2019年5月發現一枚小行星已經進入對地球的撞擊軌道,並預計在2027年4月撞擊地球。在剩餘的8年時間裡我們要做些什麼?該如何避免這場危機呢?NASA演練的結果如何呢?
NASA實驗
NASA這場演練舉辦於2019年5月4日,其模擬了一枚直徑為100-300米的小行星將在2027年4月29日撞擊地球。
一開始,小行星撞擊的概率僅為1%,但隨著時間的推移,這塊巨石撞擊的概率從1%逐步上升至10%最終飆升至100%。
在演練中,NASA於2021年啟動探測計劃,探明該小行星最終的撞擊地點位於美國西部丹佛地區。幾個掌握先進航天技術的國家決定製造6個「動能撞擊器」,希望通過撞擊的方式改變小行星的軌道。
6枚撞擊器成功發射並在2024年8月抵達小行星周圍,最終3枚撞擊器成功撞擊小行星,撞擊的能量偏轉了小行星主體的預定軌道。不過撞擊也導致小行星分離出一塊較小的碎片,其偏轉方向,朝著美國東部飛去。
距離撞擊僅有兩個月的時候,科學家確認這塊碎片將摧毀紐約地區。最終小行星碎片以每小時69000公裡的速度進入大氣層並在紐約中央公園上空15公裡爆炸,威力相當於廣島原子彈的1000倍,曼哈頓地區徹底被夷為平地。
上面就是NASA演練的全過程,可見哪怕準備了8年時間,科學家依舊沒能完全解決小行星撞擊帶來的威脅。
有人可能會說了:「你這是在杞人憂天啊,天天都說有小行星光臨,沒見過哪次撞上來了。」話是這麼說,但是此前的「光臨」多為以百萬公裡的距離擦著地球而過,然而有這麼一顆小行星已經被確認將在2029年飛臨地球並可能在2036年撞擊地球。
這就是小行星「阿波菲斯」。
毀神的眷顧
阿波菲斯是天文學家已知的800顆有潛在撞擊威脅的小行星之一,它也被稱為「毀神星」。根據科學家的預計,它將在2029年以30000公裡的距離與地球擦肩而過。
雖然30000公裡這個數字看上去很大,但實際上這已經低於地球同步衛星軌道的42164公裡,真的可以說是貼著邊擦過地球。這次擦邊將會對其軌道產生一個微弱的影響,當其2036年再度回歸地球的時候,將有不低於1/5000的概率撞擊地球(也有研究顯示已經排除撞擊地球的可能)。
如果其擊中地球,將產生約11萬枚原子彈爆炸產生的能量,若掉落到海洋,將引發遠超2004年印度洋大海嘯的毀滅性海嘯。
為了解決小行星的撞擊威脅,很多人都幻想使用「好萊塢」式的方案——大質量核彈炸。但是事實上這並不能解決問題。
根據計算,現在全世界所擁有的全部核武器只夠摧毀一個直徑9公裡的小行星,且必須是命中並在其中心引爆,因為宇宙中並沒有空氣,無法產生衝擊波,如果只命中表面,核彈的能量將會不會全部作用於小行星。
而且,即便摧毀了小行星的主體,其產生的碎片照樣會對地球產生威脅。想一想,一堆沾滿核輻射的碎片從天而降,哪怕攔截系統將其擊毀,怕是只會讓核輻射散播地更廣。
因此,想要使用核彈打擊馬上撞擊地球的小行星面臨兩個問題:
1、核彈威力不足以摧毀小行星;
2、核彈雖然摧毀了小行星,但是碎片仍以原來的撞擊軌道前行,會給地球帶來更大的麻煩。
那麼,以人類現有的技術,有什麼方法能夠消除進入撞擊軌道的小行星的威脅呢?
答案是理論上有兩種,但可能只有一種行之有效。
暴力撞擊法
第一種方法是比較暴力的方法,就是NASA演練中提到的「撞擊偏轉軌道」法。這種方法並非只停留在紙面上,NASA已經計劃發射一艘飛船進行實地撞擊實驗。
在2017年,NASA批准了一項名為「雙小行星重定向試驗」的任務,簡稱DART。該項目致力於驗證通過撞擊偏轉小行星軌道的技術,並用在未來的星球防禦任務中。
DART將驗證動能撞擊技術,即通過使用一枚人造衛星撞擊的方式改變小行星的運轉軌道。其目的地是名為Didymos的一個雙星系統小行星。系統中Didymos A直徑約為780米,Didymos B比較小,直徑約為160米,而DART將撞擊較小的Didymos B。
DART任務衛星計劃於2021年7月22日搭載SpeceX的獵鷹9號發射升空,並使用名為Evolutionary Xenon Thruster-Commercial的強大離子推進器前往該小行星,預計將於9月份到達1100萬公裡外的Didymos雙星系統。
撞擊預計會令Didymos B的運轉速度變化約每秒0.5毫米,可別瞧不起這0.5毫米,隨著時間的推移,這將改變小行星的自轉周期並偏轉其運轉軌道,同時還會在其表面留下直徑約20米的環形山。
因此我們可以看出,我們應對小行星撞擊的第一種方法是通過高速撞擊小行星,以改變其運轉軌道。
但是這種方法的成功率可想而知並不高,因為小行星質量太小了,自身維持能力不像行星那樣強,在受到撞擊,尤其是高速撞擊時難免會分裂出碎片,就跟NASA演練中的情景一樣,造成更大的麻煩。
所以,這種暴力的方法是行不通的,只能用另一種方法:「文明」的方法。
「文明」拖車法
NASA計劃在小行星阿波菲斯2029年飛掠地球時用一種全新技術將它從現有軌道「拉走」,這種技術叫做「引力拖車」。
「引力拖車」技術簡單來說就是用一艘質量較大的飛船在小行星上空盤旋,利用這兩個物體間的引力,使小行星逐步偏離運轉軌道。只要功夫深鐵杵磨成針,雖然引力作為四大基本力中最微弱的力,但是這也架不住日久生情不是,時間會放大物體間相互作用力的效果,只要時間夠長,就能讓小行星逐漸偏離軌道。
根據計算,當阿波菲斯在2029年經過地球時,我們僅需要發射一枚1噸重的「引力拖車」飛船即可改變這顆小行星的飛行軌道。
NASA科學家的計算,最優的情況是提前20年發現有威脅的小行星,這樣人類就可以提前發射「引力拖車」飛船,以平均每年200米的距離去偏離小行星的運轉軌道。
可以預見的是,「引力拖車」法將會比其他方法更有可能實現,因為目前人類已經有多艘飛船入軌甚至登陸過小行星,所以發射「引力拖車」的成功率更高,且更加可靠。
總結
「如果給人類8年時間,該如何避免小行星撞擊呢?」
顯然,這個問題已經從科幻開始走向現實,本文一共列舉了三種方法:傳統核彈法、暴力撞擊法以及「文明」拖車法,其中我個人更傾向於使用最後一種方法。
不過也要注意到,NASA已經開始著手針對「撞擊法」和「拖車法」的航天試驗,就讓我們拭目以待實驗結果吧。
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