“保衛地球”,一次關鍵的撞擊

2022年09月15日08:16

  在荷李活科幻電影中,面對即將毀滅地球的小行星,發射航天器將其炸燬或撞飛的“套路”早已不再新鮮了。然而事實上,這種設想目前還停留在紙面上,從來沒有得到過驗證。美國“太空”網站9月13日稱,人類“保衛地球”的行星防禦計劃到底能不能行得通,26日的撞擊測試就將見分曉。

  一次關鍵的撞擊

  科學家正在安裝DART任務探測器

  報導稱,即將舉行的測試屬於美國國家航空航天局(NASA)的雙小行星重定向測試(DART),旨在用一顆小型航天器撞擊小行星,測試它對小行星軌跡的實際影響。科學家們希望,如果未來有一顆危險的小行星威脅地球,類似DART這樣的任務可以避免災難的發生。

  NASA科學任務理事會副署長托馬斯・祖布臣在12日舉行的新聞發佈會上說:“這些物體(小行星)在太空中飛馳,也在地球上影響了我們的曆史。”“我們實施的一系列新任務正在幫助我們以前所未有的方式理解和量化這些威脅,DART是第一個嚐試在實驗中真正應對威脅對象的任務。”

  2021年11月,搭載DART任務探測器的“獵鷹9號”火箭升空,開始長達10個月的太空旅行。DART選擇了一顆名為Dimorphos的小行星,它的直徑約160米,“像發條一樣精準地”以11小時55分鍾為週期圍繞另一顆名為Didymos、直徑800米的近地小行星運行。這兩顆小行星距離地球約1100萬公里,不會對地球構成任何威脅。按照NASA的計算,自動售貨機大小的探測器以每秒6公里的速度對小行星實施撞擊後,後者的軌道週期將縮短約10分鍾。

  為確保安全,這次撞擊測試的地點遠離地球,NASA精確測算了目標小行星的軌道特性,但對它的材質等更多信息瞭解得並不充分。因此探測器配備了自主導航系統,它將利用攝像頭獲得的圖像自行選擇撞擊位置,並不間斷地把整個過程傳回地面指揮中心。

  為何需要實際測試

  DART任務撞擊小行星示意圖

  報導提到,儘管說起來簡單,但撞擊後的效果如何,還取決於很多因素。首先是小行星的成分——它到底是由堅固的岩石還是鬆散的碎石堆組成?DART任務觀測小組的負責人克里斯蒂娜·托馬斯表示,如果是前者,那麼撞擊效果就如同在太空中玩檯球遊戲,“通過簡單的物理方程就能推算結果”;但如果它是由數以千計的碎石組成,預測撞擊的後果要困難得多。

  為了觀測撞擊的效果,NASA動用了詹姆斯·韋布空間望遠鏡和哈勃空間望遠鏡以及4個地面天文台輪流進行監測。托馬斯表示,如果Dimorphos小行星是由碎石堆組成,這些望遠鏡應該能在撞擊後數小時內捕捉到它的圖像。此外,2024年歐洲航天局“赫拉”號航天器將造訪這兩顆小行星,進一步觀察此次測試的影響。

  約翰斯·霍普金斯大學應用物理實驗室的DART項目協調負責人南希·查博特在新聞發佈會上說:“我們想知道撞擊Dimorphos會發生什麼,但更重要的是,我們想瞭解這對未來可能的應用意味著什麼。”報導稱,與未來真正的小行星偏轉任務相比,這次測試的規模非常小,但技術難度是一樣的。

  據歐洲航天局測算,目前約有2.7萬顆近地小行星,其中1200顆有撞擊地球的可能性。NASA表示,直徑超過1000米的大型小行星撞擊地球,足以造成恐龍滅絕等級的嚴重破壞,但它們更容易被觀察到,目前未發現可能撞擊地球的此類小行星;而體積較小的小行星不足以對地球造成太大的破壞,大部分在穿越地球大氣層時就被燒燬了。因此真正對地球構成威脅的小行星,直徑通常在140米到1000米之間,它們更難被發現,但如果撞擊地球仍可能造成大規模破壞。

  英國《金融時報》稱,對於這類中等大小的小行星,DART將是人類最佳的應對方案。雖然在科幻電影中經常出現用核武器摧毀小行星的場面,但爆炸可能產生危險的太空岩石碎片,反而會成倍增加對地球的威脅。因此,需要用足夠的力度撞擊小行星使其轉向,同時又不能太過猛烈,必須控製其產生的岩石碎片數量和方向,這需要借助DART任務為行星防禦計劃提供更多數據。

  中國也有“行星防禦計劃”

  據介紹,DART所測試的只是行星防禦計劃的手段之一。總體而言,行星防禦是借助核爆、動能撞擊、激光燒蝕、離子束牽引、引力拖曳、質量驅動等各種主動手段,破壞小行星的結構或者偏轉小行星的軌道。

  在今年4月24日的中國航天日當天,中國國家航天局副局長吳豔華首次向外界披露,我國將著手組建近地小行星防禦系統,以應對近地小行星撞擊的威脅,為保護地球和人類安全貢獻中國力量。吳豔華表示,中國首先要完善建立地基天基對小行星的監測預警系統,不僅要編目,關鍵是分析判斷哪些是重危型;要對是否有可能解除這些威脅進行技術研究和攻關。

  在完善對小行星探測能力的同時,中國也要著手組建近地小行星防禦系統。吳豔華透露,未來中國將組織編製近地小行星防禦發展規劃,開發近地小天體防禦仿真推演軟件,並組織開展基本流程推演。他表示,要爭取在“十四五”末期或者2025年、2026年實施一次對某一顆有威脅的小行星進行抵近觀測,實施就近撞擊,並就改變其軌道進行技術實驗,為未來人類應對小行星等地外天體對地球家園的威脅,作出中國的新貢獻。

  吳豔華還建議佈局小天體防禦關鍵技術研究,開展小天體防禦任務關鍵技術驗證,建立小天體防禦任務地面模擬實驗室,並適時啟動實施我國主導的小天體主動安全防禦任務。此外,我國還應加強近地小行星防禦基礎研究。

  環球時報特約記者 陳山

 

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