一颗危险的小行星向地球撞来，科学家能做什么

□文/瞿立建

2013 年，一颗直径20 米的小行星在俄罗斯车里雅宾斯克上空进入大气层，在半空中发生爆炸，产生的冲击波震碎了全城的窗玻璃，造成约1 600 人受伤。

还记得电影《世界末日》吗？一颗巨大的小行星即将撞击地球，布鲁斯·威利斯乘航天飞机飞临小行星，用核弹炸毁了这颗小行星，拯救了地球上的所有生命。

科幻将变成现实。从2021 年开始，人类将真的派出飞船穿越太空，撞击小行星，测试我们是否能使危险的它们偏离与地球直接相撞的轨道。

AIDA 任务

尽管《世界末日》这部电影有诸多科学上的错漏，但它的部分创意被美国国家航空航天局（NASA）和欧洲航天局（ESA）采纳了，两家机构计划合作开展一项名为小行星撞击和偏转评估（AIDA）的航天项目。

AIDA 项目第一次航天发射将于2021 年7月下旬进行，名为双小行星重定向试验（DART），由美国负责。执行任务的达特（DART）飞船将在卡纳维拉尔角起飞，开始自己的自杀式飞行之旅。飞行14 个月后，飞船将撞击双小行星系统迪代莫斯（Didymos，希腊语中意思是双胞胎）中的一颗小行星。

目的不是将小行星粉碎，而是要稍微改变它的轨道速度，使其偏离撞击地球的轨道。

在这个项目中，欧洲方面的任务是发射赫拉（Hera）宇宙飞船。飞船将在美国的达特飞船实施完撞击3 年后抵达，以研究撞击的效果。

危险的小行星

依据对地球的威胁程度，小行星被分为好几个等级。最高等级是所谓的“地球杀手”，它们是直径超过10 千米的小行星。6 500 万年前，正是这类小行星导致恐龙灭绝。

值得庆幸的是，我们不必太担心类似悲剧重演，科学家有95%的把握，在未来的几百年里，人类不会像恐龙那样遭遇灭顶之灾。

科学家之所以如此有把握，是因为那些能毁灭地球的小行星个头比较大，也比较明亮，在过去几十年中一直被严密监视。目前，它们都距离地球比较远，暂时无须为它们忧心忡忡。

达特飞船将在2022 年撞上双小行星系统

反倒是那些低等级威胁的小行星更小更暗，难以监视和防范。大多数较小的小行星还没被科学家发现，不是他们没有努力去找，而是真的难找到。

这是令人忧心的大问题。直径100～300米的小行星被称为“城市杀手”，因为当它们撞击地球时，可以轻易地摧毁一座城市。1908年，一颗此级别的小行星撞击在西伯利亚的通古斯地区。万幸的是，这是一片无人区，没有人死亡，但破坏程度令人震惊，撞击的冲击波夷平了2 000 平方千米的森林。

如果综合考量撞击地球的可能性与小行星的数量，对我们威胁最大的小行星很可能来自直径100～300 米的未知小行星。它撞到哪里，哪里就将成为一片废墟。如果它的直径达到300 米，能毁灭一个小国家。

发生小行星撞击地球的灾难时，航天机构可有应对之策？电影《世界末日》上映后，公众也很关心这个问题。

这促使ESA 组建了近地天体航天顾问委员会，这个委员会在21 世纪初评估了用航天器化解小行星威胁的可行性。

双小行星系统成为目标

轨道偏转试验存在速度测量上的难点。研究人员最初的目标是一颗名为2002 AT4的小行星，他们试图将它的速度改变0.5 毫米/秒左右。但测量这种微小的变化是特别困难的，因为小行星正以30～40 千米/秒的速度绕着太阳运行。

赫拉飞船计划于2025 年升空，前提是资金能到位

美国约翰·霍普金斯大学的天文学家郑博士提出了一个解决方案。他建议，与其瞄准一颗小行星，不如找一个小行星双星系统，瞄准其中较小的一颗。这样，0.5 毫米/秒的速度就更容易测量了，因为双小行星之间的相对速度只有每秒几厘米。

于是，双小行星系统迪代莫斯进入了航天专家的备选名单。

迪代莫斯在1996 年被发现，并在2003 年被证明是一对小行星。较大者直径为750 米，较小者直径为170 米，后者是前者的卫星，名为迪代莫恩，达特飞船的目标就是它。

约翰斯·霍普金斯大学的安德鲁·里夫金博士是达特航天任务的领导者，他说道：“与地震和海啸这样的自然灾害不同，小行星和彗星之类的撞击是我们可以干预的，我们可以从源头处让小行星偏离地球，而在技术上这也是可实现的，现在我们要做一下测试。”

达特航天飞船将以6～7 千米/秒的速度接近迪代莫恩，并在距离地球约1 100 万千米的地方撞击它。如果这个计划能取得成功，这将是航天领域的一个惊人成就。

NASA 在这方面有一些经验。2005 年，NASA 进行了一项被称为“深度撞击”的航天任务——将一艘飞船撞向坦普尔1 号彗星。不过撞击的目的是研究彗星内部结构与组成，而非使其偏离轨道，但该任务让他们对太空撞击天体技术有了充分的把握。

相比而言，达特飞船将配备更好的计算机技术和软件。撞击后，飞船会粉身碎骨，有可能在小行星上留下一个直径10～15 米的陨石坑。

撞击之后

达特飞船完成使命后，地球上的望远镜将开始追踪迪代莫斯，并观察迪代莫恩的轨道是否发生了偏转。

到2025 年，ESA 负责的赫拉飞船将抵达迪代莫斯附近，开始它的工作，观察达特飞船制造的陨石坑的大小和形状。

科学家也将通过撞击效果，首次获得关于迪代莫恩的物质组成方面的信息。赫拉飞船还将携带一套仪器进行其他分析，从而推断出小行星的质量、密度和热性质。

只有获得这些信息，我们才能在未来发射飞船撞开即将撞击地球的小行星。了解小行星的组成性质将帮助科学家更准确地计算轨道偏转。

可以想象，在未来某个时刻，一颗危险的小行星正朝我们飞来，科学家立即开始研究它的性质，并与迪代莫恩进行比较。然后就可以计算出，要用多大的撞击才能使它偏离方向。

换句话说，赫拉飞船将给出飞船撞击小行星效果的精确数据，帮助我们应对未来可能面临的小行星撞击灾难。

在现实生活中，没有布鲁斯·威利斯来拯救我们，我们需要科学的力量。