迎击小行星：地球“防撞”预案

文·图/李伟

每天有40—100颗太空物体飞向地球，其中不乏直径达数米的“大家伙”。人类对于“小行星撞击地球”的担忧从未停止。那么，我们有完善的防范预案吗？

9月27日，美国航空航天局（NASA）发射的DART（双小行星定向测试）航天器，在以高超音速穿出太阳系后撞击了一颗小行星。据英国路透社报道，这是地球“防撞”预案的首次“实战演习”。

人类首次尝试改变天体运行

DART于2021年11月由SpaceX火箭发射升空，在NASA专家的遥控指引下飞出太阳系，奔向目标。它的最终任务是“自杀式”撞击小行星——这是人类首次尝试改变天体的运行方式。

位于美国马里兰州劳雷尔的约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室（APL）任务操作中心，对这次撞击实验进行了实时监控。

DART自带的照相机拍摄的图像显示，撞击器呈立方体形状，带有两个矩形太阳能电池阵列，与自动售货机大小相当。它在距离地球约1100万公里处撞击了名为迪莫弗斯的小行星。该小行星的截面相当于一个足球场大小。

迪莫弗斯小行星逐渐充满了NASA直播现场的屏幕。控制室中的工程师们一齐欢呼起来，因为这说明飞行器已成功击中迪莫弗斯小行星。

DART是否完成了预定的撞击任务，目前还不得而知，要等到对目标小行星进行进一步的观测才会有结果。NASA表示对此次撞击实验很满意，因为“航天器一直按照预定方案运行”。

“定向核爆破”

DART进行的实验，旨在确定航天器是否能够利用动能改变小行星的运行状态，使其偏离轨道——这是地球“防撞”预案的一部分。对于完整的预案来说，首先须建立保护地球的预警系统。如果发现有体积、质量较大的小行星威胁地球，那么就通过高空侦察机及太空观测站确定它的飞行轨迹、形状和基本成分，再考虑发射武器将它摧毁，至少要令其分解，以降低威胁。

在太空中建立观测站，能够提前发现可能与地球相撞的危险天体。近地轨道上的航天器加装光电仪器后，就可以作为太空观测站，其工作效能优于地球上的观测站。为此，NASA计划向太空中发射观测平台，其搭载的望远镜能观测到从太阳方向逼近地球的小行星。

除了美国，俄罗斯也在开展类似的工作。俄罗斯拉沃奇金科学生产联合体、闪电科学生产联合体等多家单位联合组建了“地球保护中心”。该中心负责人阿纳托利·扎伊采夫表示，俄政府将投入足够的资金，支持“地球保护中心”建成防护系统，保护地球免遭小行星的撞击。

俄罗斯研究人员设想了多种方法。例如，为尽早发现可能对地球构成威胁的小行星，可在近地轨道上部署8颗以上的卫星，每颗卫星都搭载激光探测器，能够从各个角度“监视”来袭的小行星；利用航天器牵引小行星，使其偏离原来的轨道。不过，这种工程需要设计建造携带大量燃料的航天器，难度较大。

英国《新科学家》杂志对防范小行星的预案进行了梳理归纳。

为确保在紧急情况下能够成功摧毁来袭的小行星，担任发射任务的运载火箭要在速度和载荷上达到较高的标准。目前美国、中国和俄罗斯的一些运载火箭都符合要求。运载火箭在进入发射架之后，要在1小时内完成发射准备工作。1小时后，同一个发射架要能够发射第二枚火箭。

击毁小行星的最佳手段是“定向核爆破”。火箭可搭载1—2吨重的核爆炸装置，其威力达到150万吨TNT炸药当量，足以让直径数百米的小行星“粉身碎骨”。如果能让几个携带核爆装置的航天器在近地轨道上对接在一起，那么就能应对体积和重量更大的小行星。

《新科学家》指出，利用“定向核爆破”迎击小行星，可采取以下5个步骤：

第一步，在较短的时间内调用核武器及运载火箭，对小行星实施远距离爆破，改变其运行轨道；第二步，如果远距离爆破达不到预期效果，那么就在小行星飞近地球后实施近距离爆破，将它炸成碎块；第三步，如果爆炸的威力不够大，小行星碎块仍能对地球构成威胁，那么就发射太阳帆将它们推离飞行轨道；第四步，如果太阳帆对小行星碎块产生的推力有限，无法将它们推离地球，则须再发射导弹，对较大的小行星碎块实施爆破，将它们粉碎成更小的碎片；第五步，利用地球天然的保护层——大气层，最后一批小行星碎片将在穿越大气层时烧毁，不会对地球构成威胁。

“核爆破”也有一些缺点，比如有小块陨石在穿越大气层后“幸存”下来，仍将威胁地球。所以，人类的远期目标是利用太空激光技术使小行星偏离轨道。目前的激光技术只能锁定相当于“地日间距”十分之一的太空目标。科学家将力求把探测距离延长到“地日间距”，届时研究人员就可以分析远处小行星的形状和成分，并找出使其远离地球的方法。

15年来的5位“访客”

也许有人认为，担忧小行星撞击地球是杞人忧天。其实不然。

每天有40—100颗太空物体飞向地球，其中95%以上都是非常细小的“太空颗粒”。它们会在离地数十公里的高空分解。不过，也有一些“大家伙”飞向地球。自2008年起，得益于小行星观测技术的发展，人类成功观测到5颗飞向地球的小行星：编号“2008TC-1”，直径4米，爆炸当量约为2100吨TNT；编号“2014AA-2”，直径3米，爆炸当量约为1000吨TNT；编号“2018LA-3”，直径3米，爆炸当量约为1400吨TNT；编号“2019MO-4”，直径6米，爆炸当量约为6000吨TNT；编号“2022EB-5”，直径2米，爆炸当量约为2000吨TNT。

从编号可知上述小行星飞抵地球的年份。其中最新的“访客”是“2022EB-5”，其主体于格林威治时间2022年3月11日21时24分坠落于冰岛东北部。冰岛、格陵兰岛、挪威的观测记录仪均检测到明显的撞击，其产生的能量相当于一次4.0级地震。

《新科学家》指出，保护地球免遭小行星撞击，任何国家都无法独立完成所有工作。太阳帆、太空激光发射器等设备的研发和部署任重道远，需要广泛的国际合作。报道呼吁各航天大国建立“国际反应小组”，在防御小行星撞击时通力合作，统一进行资源调配，尤其是探讨如何合理地使用核武器，这样才能彻底消除地球遭小行星撞击的可能性。