（文/ Nigel Henbest）好萊塢災難片的情節其實很容易上演。2012年2月，一位名叫傑米·諾曼（Jaime Nomen）的年輕牙科醫生，在沿著西班牙地中海沿岸航行時，通過筆記本電腦從600千米外的一座天文臺獲得了觀測圖像。突然，他發現有一光點正在牧夫座中飛速穿行。諾曼知道它到底是什麼。
他立刻知會了位於美國麻薩諸塞州劍橋市的MPC小行星中心（Minor Planet Center），那裡負責收集有關小行星和彗星信息。世界各地的望遠鏡迅速採取行動，測量這顆新小行星的軌道。結果令人驚訝：小行星2012 DA14差一點就會撞上地球。
2013年2月15日（北京時間2月16日），這塊遊蕩的石頭從我們頭頂上僅2.5萬千米的高度上擦過地球，與年初廣為宣傳的毀神星（Apophis）飛掠地球相比，距離僅有後者的1/500，甚至比毀神星在2029年再次超級驚險地飛掠地球時還要近。2012 DA14從地球同步通信衛星的軌道內側穿過，幸好距離國際空間站和哈勃空間望遠鏡的軌道還有很遠，足夠安全。
美國航空航天局（NASA）近地天體辦公室主任唐·約曼斯（Don Yeomans）說：「我已經不會輕易再對飛來的近地小行星感到驚訝了，但這一次卻創下如此大小的已知小行星靠近地球的最近距離紀錄。」
2月15日，小行星2012 DA14從近地軌道內側與地球擦肩而過。圖片來源：《新科學家》
通過當時短暫的觀測，天文學家估計2012 DA14直徑約為45米，與1908年在西伯利亞無人居住的通古斯地區上空爆炸的天體大小相當——那場爆炸夷平了方圓2000平方千米內的8000萬棵樹木。儘管2012 DA14不會撞擊地球，但這次「親密接觸」提出了許多重要的問題。我們真的能夠事先發現下一顆撞向地球的殺手小行星嗎？如果可以，我們又能夠如何去應對？
重要力量2012 DA14的發現其實讓人大跌眼鏡，因為這是由業餘天文學家作出的，他們的天文臺位於西班牙格拉納達附近薩格拉的黑暗群山中，由3臺配備了標準攝像頭的小望遠鏡構成。像諾曼的團隊這樣有熱情、懂技術的天文愛好者隊伍，對於發現小行星而言是至關重要的。諾曼的團隊每年發現大約15顆近地天體（NEO），與更大的團隊作出的發現相比，數量雖少卻至關重要。
「就算是大型巡天項目也無法在所有時段覆蓋整個天空，而目前的業餘級天文設備已經可以跟15到20年前最好的專業設備相媲美了，」卡特琳娜巡天項目（Catalina Sky Survey）主管史蒂夫·拉爾森（Steve Larson）解釋說。作為世界上最「高產」的小行星獵手，拉爾森的團隊利用位於美國亞利桑那州的兩臺望遠鏡和澳大利亞賽丁泉的一臺望遠鏡，已經發現了超過4200顆近地天體。他說：「我們非常讚賞諾曼團隊的努力。」
卡特琳娜巡天作出的一項發現，彰顯了小行星搜尋的價值所在。2008年，它發出了有史以來的第一份小行星撞擊預報，一塊卡車大小的太空巨石即將撞擊地球。這顆小行星名叫2008 TC3，預計會在一天之內撞擊蘇丹北部。天文學家向美國五角大樓甚至白宮都發出了預警。就在預定撞擊的時刻，一名航班飛行員在蘇丹上空看到了火球，這是小行星闖入地球大氣時發生的爆炸，當量相當於1000噸TNT。幾個月後，科學家找到了一批散落在沙漠裡的新鮮隕石——相當於完成了一次近地天體的「採樣返回任務」。拉爾森說：「2008 TC3是我們作出的最令人興奮的發現。」
然而，天空中仍有一片區域無法被很好地監測。對於地處北半球的望遠鏡來說，南極上方的那片天空永遠不會升起到地平線之上，因此就算是口徑已經升級到前任望遠鏡2倍的全景巡天望遠鏡及快速反應系統（Pan-STARRS），對此也無能為力，因為它坐落在夏威夷毛伊島哈雷阿卡拉山之巔。澳大利亞庫納巴拉布蘭附近的賽丁泉望遠鏡，是能夠發現從最南側天空飛來的危險小行星的唯一專業工具——但卡特琳娜項目在2012年年中削減了它的經費。只有一位天文學家羅伯·麥克諾特（Rob McNaught）仍在那裡職守。2012年9月，當麥克諾特前往英國訪問時，賽丁泉巡天關閉了整整一個月，在我們的監測能力中留下了一個徹徹底底的盲點。
巡天項目中的這一漏洞，將在未來幾年內得到彌補——大型綜合巡天望遠鏡（LSST）將在智利的帕瓊山上建成。直徑8.3米的這臺望遠鏡，擁有世界上最大的鏡面之一，與目前最先進的Pan-STARRS相比，它能發現個頭更小的小行星。作為獨樹一幟的大型巡天望遠鏡，LSST將掃描天空，識別出最暗弱的天體，不論它是在太陽系內，還是在遙遠的宇宙邊緣。
「與現有的巡天項目相比，LSST能把未知小行星意外撞擊地球的風險降低到目前水平的1/10到1/100，」LSST主管託尼·泰森（Tony Tyson）預期。他的團隊已經鑄造好了巨大的玻璃鏡面，並壓平了山頂為後續的基建做好了準備。這臺望遠鏡預計將於2019年進行首次觀測，隨後展開歷時10年的近地天體巡天。約曼斯說：「一旦LSST開始工作，它將成為這一領域的大鱷，主導地面上的近地天體巡天發現。」
這確實是好事一樁，但是在太空搜尋小行星會更好。地球上的望遠鏡只能在夜間尋找小行星，它們的巡天範圍被限制在了遠離太陽的區域，因而看不到任何從地球軌道內側飛來的危險小行星。更重要的是，在可見光波段因為太暗而無法看見的小個頭小行星，在紅外波段中卻會在寒冷、黑暗的太空背景中發出明亮的光芒——但是地球大氣層會阻擋絕大部分紅外線。這正是一家私人機構計劃建造並發射一架名為「哨兵」（Sentinel）的空間望遠鏡去搜尋小行星的原因所在。
小行星撞地球似乎是好萊塢大片中的情景，但這樣的威脅卻並非虛構。圖片來源：foxnews.com
「哨兵」將以斯皮策望遠鏡（Spitzer telescope）和克卜勒望遠鏡（Kepler telescope）為模板，前者可以看成是紅外波段的哈勃空間望遠鏡，後者正在搜尋圍繞其他恆星旋轉的外星行星。如果能夠籌集到資金，「哨兵」會在2018年前後發射，將在金星附近繞太陽公轉。「在搜尋更小但是仍然危險的小行星方面，它的效率將會高出許多，」太空梭及國際空間站任務資深專家、退役太空人盧傑（Ed Lu）說。
他和阿波羅9號太空人拉塞爾·施威卡特（Rusty Schweickart）及美國普林斯頓高等研究所的皮埃特·哈特（Piet Hut，正是他最先提出了宇宙撞擊會導致地球上生物大滅絕這一觀點）共同成立了B612基金會。他們的目的是通過私人捐款籌措「哨兵」所需的4億美元資金——這一成本遠遠低於NASA的克卜勒任務。
B612基金會相信能夠將成本控制下來，不僅是因為紅外系統和計算機正變得越來越便宜，更是因為「哨兵」將使用由私人公司SpaceX製造的火箭來發射。
如果B612可以保證資金充足（這是一個巨大的未知數），「哨兵」將成為發現近地天體的最佳途徑，而且對於它所發現的天體，「哨兵」還能更準確地估算它們的大小。對於小行星而言，大小決定了一切。直徑約為10千米的小行星曾經導致恐龍從地球上滅絕；任何大小超過1千米的小行星都會導致一場全球性災難。
幸運的是，利益於近地天體獵手們到目前為止的出色工作，在這條「前線」上也有好消息傳來。「最大的近地小行星中約有94%已經被我們發現，」約曼斯說，「它們中沒有一顆會在未來100年內對我們構成威脅。」
因此，目前的重點是那些能夠摧毀撞擊地點整片區域的天體。這些具有潛在威脅的小行星（PHA）直徑都大於140米。拉爾森說，目前只發現了1350顆具有潛在威脅的小行星，而總數估計有30000顆。LSST在智利的巡天將把目前這一可憐的發現率提高到75%。
至於更小的通古斯級別的天體，我們明確知道軌道的大約只佔總數的1%。如果成功的話，「哨兵」將發現它們中的半數以上，並在撞擊發生前好幾年，甚至好幾十年，就能夠發出預警。這樣的話，我們又該如何來保護自己呢？
一切都取決於我們有多少預警時間。拉爾森說：「預警時間越長，避免小行星撞擊地球所需的方式就越柔和。」
盧傑說，最好的辦法是採用一系列的偏轉機動：先來一次大規模的撞擊，再用小推力來微調小行星的軌跡。這樣的「動能撞擊」已有先例可循。2005年，NASA的「深度撞擊」任務就曾用一大塊銅重擊過坦普爾1號彗星（Tempel 1），不過它的目的只是為了弄清楚彗星的物質構成。
歐洲航天局正在籌劃一個類似的項目，打算前往65803號小行星Didymos，這是一對近地小行星中個頭較大的那顆。這個項目名為「小行星撞擊和偏轉評估」（AIDA），預計2020年前後發射升空，將攜帶一枚撞擊器撞擊那顆直徑800米的小行星，第二艘飛船將觀察撞擊的結果。
「撞擊應該會對小行星的軌道周期產生可以察覺的影響，不論是從地面上觀測，還是在太空中觀測，」AIDA項目規劃者安德烈斯·賈爾維茲（Andrés Gálvez）說，「萬一我們在相對較短的預警時間內必須採用動能撞擊這種方式，當然我不希望這種情況真的出現，這個項目會給我們提供一些保證。」
對於次級偏轉，盧傑推薦使用引力牽引機（gravity tractor）。用他的話來說，這種飛船用現有的技術就可以建造。在這種情形下，飛船必須非常靠近小行星，讓它們能夠感受到彼此的引力。飛船上的火箭輕輕地將它推離這顆小行星；相互之間的引力束縛則會牽引著小行星移出構成威脅的軌道，就像被繩子牽住脖子的狗一樣。不論這顆小行星自轉速度有多塊，也無論它由什麼物質構成，這個方法應該都能奏效。
引力牽引機能夠通過相互之間的引力，緩慢地牽引小行星移出有可能威脅地球的軌道。圖片來源：《新科學家》
一些更富有想像力的想法也已經被提了出來，例如：在小行星上安裝一枚火箭；使用「質量引擎」通過拋射物質來推動小行星改變軌道；將陽光聚焦在小行星表面蒸發部分巖石來迫使它偏移；甚至使用「彩彈」將小行星刷成白色，以便讓來自太陽光的壓力逐漸將這顆小行星推出構成威脅的軌道。「所有這些想法目前還都停留在科幻小說的範疇之內，」盧傑總結說。
如果我們將要面對的剛巧不是一場全球性災難，而是一場通古斯那樣的空中爆炸，那麼就連偏轉小行星或許都沒有必要。「一顆40米大小的天體必須要能夠飛經人口稠密地區上空，才會引起足夠的擔心，」約曼斯說，「決策者將不得不做出決定，到底是偏轉它（如果還有時間的話），還是讓它撞（極有可能撞進海裡或者無人區而造不成傷亡），以及是否要疏散受到威脅的地區。」此時，應對小行星撞擊就會變得更像是我們非常熟悉的減災領域，就像是如何應對颶風、地震或者火山噴發的預警。
核爆小行星我們會不會仍有可能被某個大傢伙，比如從太陽系外圍秘而不宣飛快闖入的一顆彗星，打個措手不及呢？聯合國的一個小組委員會正致力於商討一個國際化應對的行動方案。諷刺的是，它的下一次會議將在小行星2012 DA14「嗖嗖地」從我們頭頂上飛過時舉行。
與此同時，NASA還為全球性威脅準備好了應急計劃，類似於布魯斯·威利斯（Bruce Willis）的那部電影：用核武器把有可能滅絕人類的小行星炸掉。美國愛荷華州立大學的魏邦（Bong Wie，音譯）說：「對於這種最後關頭的應急任務，沒有10到20年的預警時間，使用核爆炸裝置摧毀小行星是唯一技術上和經濟上都可行的方案。」魏邦的小行星偏轉研究中心正在為NASA設計一枚能將危險的小行星或彗星摧毀的核飛彈。
在1998年的電影《世界末日》中，布魯斯·威利飾演的主角登上一顆撞向地球的小行星，用核彈將它炸毀。圖片來源：IMDb.com
人們總有一種擔心，認為這樣的爆炸產生的碎片造成的破壞，可能跟原來的天體一樣大。但魏邦說，爆炸會瓦解和粉碎小行星，「如果我們有至少幾個月的預警時間，爆炸產生的殘骸雲就會遠遠超過地球的大小。」他的計算表示，只有不到0.1%的碎片最終會撞上地球。
為了炸毀小行星，核裝備必須在內部爆炸，而不能在表面引爆。因此魏邦設計的飛船將分成兩個部分：前半部分先在小行星上炸出一個撞擊坑，後半部分再在撞擊坑深處引爆核彈。他正計劃一項測試任務，他稱之為「深度撞擊2號」，打算讓一艘飛船撞擊一顆較小的小行星，只是不進行核爆。
聯合國外太空條約禁止任何國家在太空部署核武器。但如果真的需要的話，魏邦認為他的方案不會遇到任何真正的反對意見。「如果我們在很短的預警時間內真要面對一場小行星撞擊，」他預言，「我不認為這會成為一個法律問題！」
編譯自： 《新科學家》 Close call coming: Averting the asteroid threat
本文為果殼網原創編譯，謝絕轉載。如有需要請聯繫media@guokr.com