小行星撞击地球,我们怎么办

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  据美国媒体2012年2月27日报道,美国喷气推进实验室近地天体观测项目负责人唐纳德·姚曼斯称,直径在140米左右的近地小行星2011 AG5有可能于2040年2月5日与地球相撞,概率为625分之一。虽然它的体型不大,但是一旦与地球发生碰撞,其引起的自然灾害带来的破坏力将是巨大的。
  2012年1月27日,一颗公共汽车大小的小行星曾与地球擦肩而过,距离地球最近时只有6万公里。这颗名为“2012 BX34”的小行星位列20颗最接近地球的小行星之首。尽管它没有对地球造成威胁,但再次向地球人敲响了警钟——要加速研究如何防止近地小行星撞击地球的方法和技术了。因为小行星撞击地球是世界上四大突发巨大灾难之一,早晚有一天会撞击地球。
  历史上可能曾发生过多次小行星撞地球的事件。例如,恐龙可能是在一颗小行星撞上地球后的几周内全部死亡的。2002年6月6日,一颗直径约10米的小行星坠入地中海,它在大气层中引爆燃烧时释放出的能量大约相当于2.6万吨三硝基甲苯(黄色炸药),与中型核武器爆炸释放的能量相当。2008年,一个直径只有几米的小行星坠落到了苏丹,碎片散落到了努比亚沙漠。1994年7月16日至22日,一颗名为苏梅克-列维9号的彗星与木星迎头相撞,这是人类史上第一次直接观测到的天体相撞。
  目前有近700颗近地小行星被列入危险名单,所以,未来是有可能出现小行星撞击地球的,为此人类应提前做好准备。随着科学技术的飞速发展,人类已完全有办法避免小行星撞击地球。
  
  欧洲的新计划
  据2011年1月27日的英国《每日邮报》透露,欧洲拟在8年内为地球建造预防小行星撞击的“近地轨道防护盾”。 在此之前,欧洲航天局的先进观念小组曾设计出了用一排人造卫星或火箭推动小行星偏离撞地轨道的方法。科学家最感兴趣、也最容易的方法,就是派遣一艘太空船和小行星猛烈碰撞,从而改变它的方向。为了应对20年后阿波菲斯小行星对地球的威胁,欧洲航天局又制定了一个“堂吉诃德”计划,即派2艘太空船前往一颗测试小行星。其中一艘太空船名叫“西达尔戈”,它将和这颗小行星高速相撞,而另外一艘名叫“桑科”的太空船则将在附近测量小行星的轨道改变情况。
  欧洲最新的“近地轨道防护盾”计划旨在通过导弹炸毁、引力牵引和主动碰撞等多种手段,防范近地小行星撞击地球。它由欧盟出资400万欧元,相关科研机构及欧盟战略伙伴出资180万欧元,德国宇航中心负责该计划的具体实施,拟在3年后进行测试和评估。该计划有望在2020年以前正式实施。
  参与“近地轨道防护盾”计划的研究员沃尔夫拉姆·洛克表示,已有的核弹炸毁、引力牵引和主动碰撞等想法尚不成熟。
  用核弹炸毁小行星的方式争议较大,核爆炸产生的小块岩石仍可能威胁地球安全。如果发现目标太晚,或来袭小行星尺寸大于1000米,这种方法就是迫不得已的最后策略。
  “重力牵引”将需要一个携带大量燃料且相对较重的航天器。发射导弹或航天器撞击小行星的方式看起来很简单,但由于难以确定小行星的密度、质量,所以很复杂,需进行艰难的探测和模拟试验,观察小行星对碰撞有什么反应。
  由于资金问题,所以目前只能在理论上、在实验室里对防范近地小行星撞击地球的想法进行评估测验,希望能得出一个切实可行的有效方案。
  
  多国积极想招
  小行星撞击地球可使人类遭灭顶之灾,因为如果一颗质量达11吨的小行星与地球相撞,其能量就相当于1万颗百万吨核武器爆炸的能量。所以,许多国家都在研究应对方法。
  例如,根据美国国会1998年的一项决议,美国航空航天局实施名为“太空卫士”的计划,力求定位地球周边90%以上直径不小于1000米小行星的运行轨道,并确认哪些小行星可能会对地球造成威胁。“太空卫士”计划已经完成,地球周边约有1000颗符合上述条件的小行星,其中93%已被定位。2005 年,美国议会就要求美国航空航天局制定一个关于小行星意外撞击地球的防御计划。2007年,美国航空航天局在行星防御会议上提交了自己的报告,在该报告中提出了多项计划,包括使用核爆炸产生的力量使小行星远离地球,认为它比其他非核爆炸更有效。美国测试了小行星表面爆炸、地下爆炸和对峙爆炸(指炸弹不与小行星接触)等方式,其中表面爆炸和地下爆炸的能量是最强大的,但有可能将小行星爆裂成碎片而威胁地球,所以,美国航空航天局认为,使用一系列对峙爆炸可能是使小行星偏离地球的最有效的方法。
  近年,美国航空航天局顾问小组又呼吁成立小行星防御办公室,保护地球免受小行星和其他有威胁性的太空岩石的撞击。这是该小组使用现有硬件打造陆基预警系统、评估探测、表征、偏转有威胁的近地物体,讨论国际合作的可能之后提出的。该小组还在研究处理突发事件等问题。
  美国目前主要用PS1天文望远镜负责监视地球附近直径300米到1000米的小行星。该天文望远镜每隔30秒就会对36个月球大小的天空范围拍摄一张1400兆像素的照片,每天夜里收集的数据足以装满1000张DVD,而每张照片都可以打印成一张足以覆盖半个篮球场的300-dpi图片。
  2009年,美国发射了“广域红外探测器”(WISE)空间望远镜,用于搜寻宇宙中尚未被发现的天体,其中包括可能对地球构成威胁的小行星和彗星。
  俄罗斯联邦航天局局长曾在2009年12月30日透露,俄罗斯的顶级太空研究人员正计划对编号为99942的阿波菲斯小行星进行偏移,或设计一个航天器在阿波菲斯小行星危险地飞向地球之前来改变它的轨迹。该小行星将在20年后靠近地球。美国国会建议把位于俄罗斯远东滨海边疆区的俄罗斯电讯中心用于预警并探测危险的小行星,俄罗斯已认可了美国一份关于将俄罗斯雷达站用于探测危险小行星的建议。
  俄罗斯行星保护中心领导人阿纳托利·扎伊采夫表示,如果有充分的资金保障,俄罗斯目前的技术条件完全能够在5年内建成行星保护系统,使地球免遭小行星的袭击。该中心打算建立一个名为行星保护系统快速反应梯队的地球保护盾牌,反应梯队由多枚宇宙观测航天器、侦察卫星和太空拦截航天器构成,当观测航天器观测到危险天体时,马上把信号传输给侦察卫星,并由侦察卫星全天候对危险天体进行全程跟踪监测。太空拦截航天器负责摧毁小行星或改变小行星运行轨道。
  2001年,英国成立了专门研究近地小行星和彗星等天体与地球相撞几率的研究中心,以便为公众提供准确客观的信息。该中心的任务包括:提供近地天体的数量和位置的资讯,评估它们撞上地球、造成灾害的几率等。
  据美国今日航天网2011年10月18日透露,日本已经对公众发布了世界上最大的太阳系小行星数据库,数量超过50万颗。这些数据由2006年发射的“光”卫星获取,其中5120颗小行星的体积数据较为准确。
  我国中科院紫金山天文台有一台专门用于搜索近地小行星杀手的天体探测望远镜,其观测能力居全国第一、世界第五。天文台专家借着这只“慧眼”,已经发现了近800颗小行星并且获得了国际临时编号。据中国权威专家说,假若能够在一年前发现有可能与地球相撞的小行星,就能够及时采取措施,摧毁它或改变其运行轨道。
  由此可见,为了防止小行星对地球带来危害,需要所有国家共同关注共同努力,开展国际合作。
  
  几种防撞方案
  为了有效防止小行星撞击地球,首先需要监控有可能飞近地球的小行星,精确预测近地小行星的飞行轨道。全球已经建立了近地小行星观测网,其中最先进的是美国近年在夏威夷建成的一套由多台天文望远镜组成的小行星观测网络。这个被称为“全景观测望远镜和快速反应系统”(简称Pan-STARRS)的复杂装置,主要用于搜寻那些环绕太阳运行并有可能撞击地球的危险小行星。
  至今,已有多种防止小行星撞击地球的方案。例如,①用核武器炸毁可能撞击地球的近地小行星;②发射导弹或航天器猛烈地撞击近地小行星,用机械力使其改变轨道;③用太空镜群或激光产生的能量,把近地小行星推往新的轨道;④发射引力航天器靠近对地球有威胁的近地小行星,然后通过自身引力使该小行星脱离原来的轨道;⑤用质量巨大的绳索套住近地小行星,采用改变其重心的方式来改变小行星的轨道;⑥让航天器登陆小行星,并且使用电马达逐渐地改变小行星的轨迹;⑦给小行星安装“太阳帆”或一台大型火箭发动机,把它从地球的轨道上推开。不过,这些方案设想各有利弊,究竟哪种最好,目前还没有定论。
  例如,用导弹或核装置可以把小行星炸成一分为二的两部分,这样质量就发生了变化,轨道也就跟着变了。但一些科学家认为将大块行星体岩石分裂成小块的方法不妥,会使小行星爆破后无法确定随后出现的结果,因为人类对于小行星的内部结构目前尚不完全清楚。为此,美国正在酝酿派航天员登陆近地小行星进行科学考察和研究,协助探索地球在受到小行星威胁时抵御它的方法。
  就目前的技术水平而言,通过发射物体撞击小行星以使其偏离轨道,绝对是有可能做到的。发射人造天体到太空后,把它调整到和小行星平行,并使两者的相对速度为零,然后用机械力推小行星一下,它就会改变轨道。但这样做将需要对小行星的表面进行详细的了解。还可以用改变颜色的方式以改变小行星轨道,如果小行星原来是灰色的,可以将它变成纯黑色,物体的颜色可决定吸收热量的多少,轨道也会随之改变了。
  美国航空航天局提出的其他非核爆炸类选择还包括:使用激光或者巨大的镜子对小行星进行能量聚焦,汽化掉行星部分体积以使其偏离轨道;或者使用飞船将小行星拖向其他方向。
  美籍华裔航天员卢杰等推出的“重力拖车”方案是以柔克刚,其中小行星拖曳飞船只需要盘旋在小行星表面,利用重力作用充当飞船无形的拖链,逐渐改变小行星的飞行速度,日积月累,则可以改变小行星的运行轨道。
  不过,也有人欢迎小行星光临地球,因为一个仅1英里宽且含有上等镍与铁的小行星,能给我们带来高达4万亿美元的资产。除了大量的镍与铁之外,有些游离的小行星还可能含有丰富的金和铂,以及一些稀有元素如铱等,其价值无法估计。所以,目前有些科学家们正在想方设法地积极准备迎接这些不速之客哩!
  一组国际航天员于2011年10月17日探访了太平洋,试验为解决小行星乘员任务中遇到的工程挑战所制定的新解决方案。他们乘坐“宝瓶座”水下试验舱,在佛罗里达州拉格岛附近水域执行一项为期13天的水下任务,主要包括三个方面:如何在小行星表面抛锚,如何在小行星表面移动以及如何最好地收集数据。与月球任务和火星任务不同,小行星上的重力微乎其微,不足以吸引航天员或飞行器,所以必须有一个“锚”用于固定。
  (作者单位:中国空间技术研究所)
  近地小行星
  近地小行星指的是轨道与地球轨道相交的小行星。目前已知直径达4公里的近地小行星有数百个,此外,可能还存在成千上万个直径大于1000米的近地小行星。直径大于1000米的小行星,撞击地球的能量相当于几百倍全地球核武库的核弹爆炸的能量。它撞击地球后会诱发地球气候、生态与环境的剧烈灾变,导致地球上许多物种的灭绝。地球在历史上遭受过频繁的小行星撞击,地球表面残存的100多个大型撞击坑就是证据。
  撞击概率有多大
  据天文学家研究认为,直径大于1公里的小行星撞击地球的概率为每10万年1次,但仅此一次就可能毁灭地球。而直径接近10米的天体撞上地球的概率仅为每3000年一次。一些科学家认为,小行星撞地球的风险被严重低估了。英国和美国的研究部门警告说,一颗被称为“2003QQ47”的小行星可能在2014年3月21日撞击地球,不过机率是90多万分之一。但据南京紫金山天文台专家的观测结论,近20年内应该不会有小行星和地球相撞。
  太空激光技术
  研究表明,未来的太空激光技术可能用于探测威胁地球安全的小行星,并能够使小行星偏移轨道。使用激光器的一大优势是相对于目前的技术,激光束在经过长距离传输后仍能保持相对的紧密聚焦。目前的技术只能研究距离相当于地日间距0.1倍的目标,激光技术则将这个距离提高到地日间距的10倍。研究人员将借此提前了解到小行星的组成及形状,这将帮助研究人员找出使其远离地球的方法。为了尽早发现并偏移存在危险的小行星,激光器需要安置在8颗卫星上,它们组成的舰队将从不同位置巡视小行星带。但在系统部署之前,仍有几个重要的技术障碍有待解决。如果航天器是用来观测小行星的,那它就需要长约30米的天线来发送激光。如果航天器仅用于偏移小行星,那它就不需要这么大型的天线。但是工程师们仍不得不找到一种方法,使现有的实验室激光器减重,以便安装在航天器上进行发射。
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