如果“行星杀手”——小行星瞄准地球,我们该怎么办?

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简介:如果小行星真的向我们袭来,我们该怎么办?文章给了几种选择:用足够硬的航天器撞击它使其偏离轨道,用核武器爆炸,用重力牵引机拖拽它,甚至用集中的阳光减慢它的速度。并讨论了其可行性。

麻省理工的研究人员依据小行星自身及其在太空中的路径计算出最佳作用点。

预想图:一枚火箭射向一颗太靠近地球的小行星。一架侦查探测器在小行星附近绕行。

倘若有个巨型天体眼看着即将撞击地球,人类有几个破解之道:利用宇宙飞船将其撞离轨道,用原子弹炸飞它,用重力牵引机把它拽开,甚至聚焦阳光使其减速。我们必须考虑到底是先发射一枚侦察火箭探一探行星情况,还是直接发动全面攻击。

生死存亡之际,以上是能做的一些决策,这也是为什么麻理工的一个研究小组在《宇航学报》杂志发表了一份未来小行星偏转方案。

电影中描绘的小行星撞地球通常发生在最后一刻:一颗巨大而致命的岩石像子弹一样划破黑暗,朝地球疾驰而来,从发现它到预计撞击只有几周甚至几天时间。据美国航天局行星防御办公室生命科学部门发表的讲话称,这一威胁真实存在。但美国航天局认为,他们已经确定了大部分即便只有一丁点撞击地球可能性的巨型致命天体-也即行星杀手。(当然,可能还存在大量体积较小的-依然大到足够摧毁一座城市-太空岩石未被发现。)

地球邻近的大部分大型天体都已被密切监视,所以在地球被撞之前人类会收到大量预警。一旦这些星际天体靠近地球,天文学家就密切关注看看它们是否会穿越某个“锁孔”。每一个对地球存在威胁的小行星都在不同位置围绕太阳运行,与地球渐行渐近或渐行渐远。靠近地球的轨道上就存在锁孔。在下一次靠近的时候,小行星必须穿过这一空间才能撞击地球。

“锁孔就像一扇门,一旦开启,小行星极有可能很快撞击地球”,Sung Wook Paek,论文的主要作者、三星工程师在发布会上说到。这篇论文发表时他刚从麻省理工毕业。论文提到,阻止天体撞击地球的最佳时刻是在天体穿越锁孔之前。这将从一开始就阻止天体朝着撞击地球的路线运行---若非如此,拯救地球需要投入更多资源和能源,风险也更大。

Paek 和共同协作者不假思索的剔除了大多数更奇特的小行星偏转方案,仅保留了核爆炸和撞击器作为正式选择。他们写道,核爆炸其实也存在问题,因为不确定小行星在核爆炸后究竟会怎样运动,同时,对核武器的政治担忧也会给任务带来麻烦。最终,他们敲定了3种方案,若观测到地球杀手小行星往锁孔飞来,这些方案按理可在短时间内响应:

“0-型”任务:发射一台重型宇宙飞船撞击袭来的天体,旨在运用目前已掌握的有关天体组成成分和轨道的信息来将其撞离轨道。

“1-型”任务,首先发射一枚探测器搜集更详尽的行星数据,然后再发射宇宙飞船撞击器,以便更好的瞄准,获得最优效果“2-型”任务,同时发射一枚探测器和小型撞击器,负责将行星轨道撞偏一点点。然后利用探测器和第一台撞击器搜索到的信息对第二台小撞击器进行微调来达到偏转小行星的目的。

研究人员写道,“0-型”任务的问题在于,地球上的望远镜只能获取行星杀手小行星的粗略信息,那些天体离地球较远,体积相对较小,比较晦暗。若没有有关天体质量、速度和物质组成等详细信息,撞击任务要完成将不得不依靠一些不精准的信息做出测算,极有可能无法准确将袭来的天体撞离它的锁孔。

研究人员还写道,“1-型”任务相对更易成功,因为它能够更精确测算出袭来天体的质量和速度。但这需要消耗更多时间和资源。“2-型”任务比“1-型”还要好,但要开启的话仍然需要更多时间和资源。

研究人员找到一种选择最佳任务的计算方法,主要基于以下两点:任务开始到行星杀手抵达其锁孔的时间,偏转这小行星涉及到的困难。研究人员将这一计算方法应用到地球两大熟知邻近的小行星杀手---阿波菲斯和贝努上。并据此提出了一套复杂的操作手册,万一将来某一小行星朝锁孔逼近,人类能依据此手册将其偏转。

他们发现,若时间充足,2-型任务总能最好的偏转贝努。但若时间不允许,0-型任务可作为应急方案。而1-型任务仅在有限的情况下方能奏效。

对于阿波菲斯,情况又不一样了,会更复杂。时间不多的情况下,1-型任务通常是最佳选择:迅速搜集数据以精准撞击。时间充裕的话,2-型任务会更好,这取决于将行星从其轨道击偏的难度有多大。对阿波菲斯来说,0-型任务不太适用。

两个案例中,若时间太短,研究人员发现任何一种任务都不能成功偏转小行星。行星之间的不同之处归结于他们质量和速度的不同,以及它们的内部物质组成会怎样影响撞击。研究人员写道,以上基本原则亦可用于研究其他潜在行星杀手,未来的研究也会应用其他选择来偏转小行星,包括核武器。选择越多越复杂,意味着需要做的运算也越复杂。他们写道,最终,训练机器学习这类基于现有数据来做决策的算法将极为有用。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

FY: 涂小图

作者:Rafi Letzter - Staff Writer

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