小行星防御指南

吕默默

也许你听过一个很炫酷的名词——小行星防御系统，也能大概理解这个词的含义：为了防止小行星撞击地球做的一个防御系统。你可能还知道，有些小行星冲进大气层后形成了美丽的流星，之后变身成为珍贵的陨石。这压根没什么危险，而且据统计，全世界并没有一个人被小行星砸死。但为什么天文学家一听到小行星即将与地球擦身而过时，就会如临大敌呢？

2022年4月24日，国家航天局副局长吴艳华首次向外界披露：我国将着手组建近地小行星防御系统，以应对近地小行星撞击的威胁，为保护地球和人类安全贡献中国力量。我国这一全新的航天项目，立刻引起了学界和航天爱好者的广泛关注。

6500多万年前的小行星灾难

为什么那些靠近地球的小行星会让天文学家如临大敌？如果你不清楚答案，不妨来看看下面这个故事。

6500多万年前的某一天，墨西哥湾附近的一处小山坳里，有一群三角龙正在休息。烈日当空，空气闷热而又潮湿，一只小三角龙从草丛中伸出脑袋，瞄了瞄无时无刻不在散发着强烈光芒的火球，低下头想再次躲进阴凉，等到傍晚再出来觅食。当它还未来得及把整个身体都塞进阴凉时，似乎是天上巨大的火球分裂出来几个小火球，飞速向西边的海湾坠落。海湾瞬间被点亮了，甚至比天上的火球还要刺眼。紧接着，就有巨大的轰隆声传来，远处山丘上的树木被突如其来的飓风吹倒，腾起的烟尘逐渐覆盖了整个天空。

或许这只三角龙做梦都没想到，这是它经历的最后一个温暖的日子。它幸运地在山坳里躲过了这颗直径超过10千米的小行星撞击地球带来的巨大爆炸和超音速冲击波，但没有熬过腾起的烟尘带来的后续影响。

这颗小行星于6500多万年前撞击在墨西哥尤卡坦半岛，直接撞击之后形成了著名的希克苏鲁伯陨石坑。这个陨石坑的平均直径是180千米，大约是北京东六环到西六环距离的3倍，这也是地球上发现的最大的小行星撞击陨石坑。这颗小行星撞击地球释放的能量，大约是人类目前最大的氢弹爆炸释放能量的200万倍。但这并不是最可怕的，如果仅仅是释放了巨大的能量，可能只会对当时的北美洲和南美洲造成一定影响，而不会导致整个恐龙时代的结束。撞击带来的冲击，把大量的烟尘抛撒到空中，通过大气循环，导致全球在很长一段时间内看不到太阳，加上气温异常，大量的植物开始死亡。紧接着，以植物为食的恐龙和其他动物开始饿死，最后是那些食肉的恐龙……

故事讲完了，虽然我们没有哆啦A梦的时光机，无法回到6500万年前的墨西哥湾亲眼证实以上推测，但地质学家已经从数千万年来地层中埋藏的证据得出了结论，恐龙时代的结束很可能就是这颗小行星撞击地球造成的。

让我们来思考这样一个问题：假如未来几年或者几十年中，有这样一颗小行星撞击地球，以人类现有的科技手段，我们真的能比恐龙活得更久吗？且不说小行星撞击带来的全球性大地震，仅仅是遍布全球的烟尘带来的影响就可以让人类社会元气大伤。如果全世界几年内连续阴雨，不见阳光，没有持续的粮食产出，將会饿死很多人。

也许你还会说，这仅仅是一个小概率事件，毕竟6500多万年以来也就只有这一次小行星大撞击事件。但只要概率不是零，就有可能发生，可能是1万年以后，也可能是10年之后。所以，为了不让人类步恐龙的后尘，科学家们开始研究建造小行星防御系统。

为什么小行星这么危险

要想防御袭击地球的小行星，就需要知道小行星究竟为何物、从哪里来、要去往何处。

说起小行星，还要从40多亿年前太阳系形成之初说起。我们的太阳系诞生于46亿年前的一大团原始星云，经过亿万年的演化，最终形成了太阳系中心的太阳和八大行星。但是，偌大的原始星云可不会没剩下半点儿边角料。事实上，剩余的原始星云形成了大量的星际尘埃，这些星际尘埃又逐渐形成了飘浮在太阳系各个轨道角落里的小石块。这些小石块逐渐碰撞、合并成大石块，再形成小行星。

太阳系形成之初，仍然处于相对混乱的阶段，不断有各类天体穿越行星轨道碰撞在一起，也会弹出更多的小碎片。有天文学家给这些小碎片起了一个非常形象的名字，把它们称为太阳系形成之后的“碎渣渣”。

这些“碎渣渣”主要集中在火星和木星的轨道之间。直径在1千米以上的“碎渣渣”，数量就有70万～170万之多。这些小行星被发现之初，科学家们也有很多争论。比如，多大的“碎渣渣”才能被叫作小行星？国际上并没有统一的定义，有的科学家认为直径只要大于1米的“碎渣渣”就应该是小行星，也有科学家认为小行星的直径至少应该大于10米，因为大于这个尺寸的小行星在进入地球大气层时，才不会被强烈的空气摩擦燃烧殆尽，才能穿透大气层，最终砸在地球表面。

这时候，你可能就会有更多的疑问了，不就是一块直径10米的石头吗？这也能造成巨大的灾难？这要从小行星的运行速度说起。

一般小行星在太阳系内的运行速度为45千米/秒，而地球围绕太阳公转的速度约是30千米/秒。如果小行星与地球相向而行，正面相撞，相对速度可以达到75千米/秒，也就是270000千米/时;即使小行星从后面撞上地球，相对速度也可达15千米/秒，也就是54000千米/时。以几万千米的时速撞击地球，即使是直径不到300米的小行星，释放的能量也相当于广岛原子弹的1000倍。计算了这个撞击能力，也就容易解释为什么仅仅是直径10千米的小行星撞上地球都能让恐龙时代结束。

按照正常轨道计算，本来这些小行星都应该老老实实地绕着太阳进行公转，安分守己地待在小行星带。但有时候因为木星的引力扰动，或者小行星之间的碰撞，一些小行星总会冲出原有轨道，冲向地球。仅在2021年，近地小行星飞掠地球的情形就发生了1074次，科学家们观测到有21颗小行星进入大气层。

早在2004年，科学家们就计算出一颗直径325米的小行星将在2029年近距离掠过地球。之后的半年里，科学家们又进行了200次轨道计算和观测，然后得出结论：2029年，这家伙撞击地球的可能性是1/450。后来，科学家们又经过更为精确的计算得出，这家伙最终会在距离地球3.84万千米轨道上掠过地球，这仅仅是地月距离的1/10。这颗小行星被命名为“阿波菲斯”，这是古埃及神话中毁灭之神的名字。

2029年4月13日，如果你恰好在中国北方，晚上你抬起头，将会看到这颗小行星从夜空中自东南向西南划过。假如这颗小行星真的撞击地球，将释放出相当于15.3亿吨TNT炸药爆炸的能量，威力相当于广岛原子弹的10万倍。

发现小行星的踪迹更重要

从20世纪80年代起，科学家们已经有了觉悟，如果有小行星撞擊地球，一定得先知道它从哪儿来、什么时候撞击，我们才能采取行动。于是，在1983年，关于小行星、彗星和流星体的国际会议在科学家们的期盼下召开了。也是在这一年，观测小行星的望远镜开始进行研发。到了第二年，科学家们架起了一台有感光元件的望远镜，开始观测小行星和彗星。望远镜收集的遥远天体的光信号被转化成电信号，直接输入电脑进行分析。利用这种方法，观测人员一晚上就可能发现600颗位于小行星带的小行星。这是非常不错的工具，要知道，在这套工具应用之前，科学家们一个月也就能发现50多颗小行星。

但是，人们很快发现这并不能监测全部的小行星。经过10多年的努力，终于从1995年12月起，由美国喷气推进实验室主推，开展了近地小行星追踪计划（简称“NEAT”）。这个计划使用了位于夏威夷海勒卡拉火山的GEODSS望远镜，大大提高了观测和追踪小行星的效率。2001年4月开始，美国加州帕洛马山天文台1.2米口径的塞缪尔·奥斯钦望远镜也加入了这项计划。

虽然NEAT相对于20世纪80年代的小行星追踪计划来说已经十分强大，覆盖面很广，但毕竟无法覆盖地球的各个方向，如果恰好有小行星从盲区袭击地球，同样也观测不到。所以，要想全方位地观测有可能撞击地球的小行星，就需要世界各国的通力合作。

早在2018年2月，中国已经加入由联合国批准成立的国际小行星预警网（IAWN）。这是一个由全球各地的科学家、天文台和空间机构组成的组织，会及时共享各国的小行星观测信息，这样会大大提高发现对地球有威胁的小行星的概率。中国科学院紫金山天文台盱眙观测站的近地天体望远镜是中国贡献共享数据的主要设备，可观测到直径300米以上的近地小行星。

只有地面上的望远镜还不够，当小行星从太阳一侧直冲过来时，因为逆光，地面上的望远镜很可能发现不了它。所以，中国的研究者提出应该发射两台望远镜到地球轨道上，才能实现天地互补，最大限度地发现各个方向飞向地球的小行星。

发现危险小行星后如何处理

发现了这些有可能撞击地球、直径还不小的小行星之后，我们应该怎么做？

鉴于现代科技的发展，我们有多种对付小行星的方法。

◎核弹轰炸法

在早期的研究中，很多科学家提出使用人类技术中威力最大的炸弹——核弹去轰炸小行星，这也是很多科幻电影中使用的方法。这个方法的优点是听起来很靠谱，炸起来视觉效果也是一流，但其中有一个巨大的隐患。

假如人类发射的核弹最终击中了小行星，不偏不倚，正中靶心，会面临一个严峻的问题：炸弹把石块炸碎了，会产生更多的碎块，这些碎块直接撞击地面，也会造成不小的灾难，没有任何炸弹（包括核弹）能保证一次就把小行星直接炸成对地球不造成影响的碎末。所以，这只是听来非常炫酷的办法，并不实用。

◎撞击法

科学家们发现，去合理撞击小行星，只要角度正确，能让小行星偏移一段距离，让它们不再撞向地球就可以了。这个方法不用大威力的炸弹，也不会让小行星分崩离析到无法控制，实施起来也并不困难，唯一需要做的就是计算精确，尽早发现对地球有威胁的小行星即可。因为越早发现，也就越容易提前做准备，即使撞击让小行星偏转的角度很小，也会因为距离足够长而达到目的。

这个方法的缺点也很明显，需要非常精确的计算。因为在太空中对一颗小行星进行精准撞击，就像在地面上发射一根针去扎几百万千米之外的一根麦芒，这对飞行器精度和实时性的要求非常苛刻。人类现有的飞行器还很难做到这一点，稍有偏差，飞行器就会与小行星失之交臂，错过宝贵的拦截机会。

◎推离法

最靠谱的方法是什么呢？发射一艘飞船，让航天员登上小行星，安装好推进器，然后离开小行星，给推进器点火，让小行星在缓慢推进中发生轨道偏转，最终偏离地球的轨道。这个方法是最保险、最有可能实现的，不过这也需要一个非常重要的前提，那就是小行星防御系统尽早发现小行星，计算小行星的精确轨道，规划发射飞船的路线，以便留出足够的反应时间。

不过，还是之前的问题，因为小行星压根就不发光，体积又小，只是靠它们反射太阳光产生亮度，所以并不容易被发现。例如，在“2019OK”小行星来到地球附近的前一天，人类才观测到了它。这颗小行星的直径在100米左右，与地球的最近距离仅有7万多千米，如果它撞上地球，也会带来不小的灾难。

在2022年4月24日中国航天日当天，国家航天局副局长吴艳华对媒体表示，中国将着手组建近地小行星防御系统，争取在“十四五”

末期或者2025年、2026年，对某一颗有威胁的小行星，既进行抵近观测，又实施就近撞击，就改变其轨道进行技术实验，为未来人类真正应对小行星地外天体对地球家园的威胁作出中国贡献。

中国现如今有精准的观测系统，也已经与世界各国进行合作、共享信息，同时火箭技术和飞船技术也走在了世界前列，有能力也有手段进行前文所说的那些小行星防御手段。

与此同时，我国的小行星防御系统还能对近地轨道上的太空垃圾碎片起到一定的跟踪作用，确保在其威胁航天器、卫星和空间站时，提前出手，保护设备和航天员的安全。

有了中国的小行星防御系统，相信地球会得到更多的和平和安宁。