科普:人類能防止小行星撞地球嗎?

新華社華盛頓11月24日電 有小行星要撞向地球?這樣的消息一旦出現,多多少少總會讓生活在地球上的人們略感恐慌。事實上,雖然每年有大量小行星撞向地球,但絕大部分都在地球大氣層中分解。不過,小行星撞地球的風險理論上確實存在。

據美國行星學會介紹,目前關於防止小行星撞擊地球的技術存在多種思路,極端方式是核爆,比較溫和的方式是讓一個重型航天器擦過小行星,從而使小行星偏離原來軌道。介於二者之間的是動能撞擊器技術,重點是以一個或多個航天器高速撞擊小行星,以改變其軌道。

美國航天局於美國東部時間24日發射一個任務名為「雙小行星重定向測試(DART)」的航天器,引導它撞擊一個小型天體,以評估防禦小行星撞地球技術。這是美國航天局第一項驗證動能撞擊器技術的任務,即通過撞擊小行星改變其軌道,保衛地球不被小行星撞擊。

這項任務由美國航天局交由約翰斯·霍普金斯大學應用物理實驗室負責,將首次測試這種驅離小行星的策略是否切合實際:測試航天器能否自主航行到目標小行星附近並刻意撞上去,同時觀測小行星偏離原軌道的程度。簡單來說,這是一次「有去無回」的任務,用以證明利用撞擊策略預防小行星撞地球的可行性。

DART任務航天器相對較小,主體約1米見方,兩側各有一個完全展開后長約8.5米的太陽能板,發射時重約610千克。DART任務航天器搭載了約50千克重、用於航天器制動和姿態控制的肼類推進劑,以及約60千克用於操作離子推進技術驗證機的氙。

據美國航天局介紹,目標小行星系統由一顆直徑約780米的小行星和一顆直徑約160米的小行星組成,後者環繞前者飛行,也是前者的小衛星。在整體圍繞太陽公轉的同時,這兩顆小行星偶爾會運行到離地球較近的位置。其中,小衛星就是這次試驗要撞擊的對象。

按計劃,DART任務航天器與火箭分離后,將飛行近一年,定於2022年秋季,即小行星系統距離地球最近(約1100萬千米)的時候,藉助高解析度攝像機和自動導航系統,以每秒約6.6千米的速度撞擊小衛星。美國航天局表示,這顆小衛星目前並無撞地球的威脅,且DART任務航天器與之撞擊后也不會對地球構成新的威脅,因此是理想的小行星防禦測試目標。

美國航天局表示,這次碰撞「將使小衛星繞小行星軌道運行速度改變1%」,進而使小衛星軌道周期縮短几分鐘,略微拉近兩顆小型天體之間的距離。地面望遠鏡將在撞擊前後展開觀測,對軌道變化進行詳細測定。

撞擊約兩年後,歐洲航天局將發射「赫拉」任務航天器,深入研究這次撞擊對小行星系統的影響,並採集各種詳細數據,比如小行星系統的精確質量、成分和內部結構,以及DART任務航天器留下撞擊坑的大小和形狀。這些詳細數據對於如何把小行星驅離試驗轉變為可擴展、可重複的技術而言非常重要。

作為美國航天局的行星防禦戰略任務之一,DART任務將首次有機會採集到真實的小行星撞擊數據,未來可將這些數據輸入到計算機模型中,測算出抵禦一顆對地球有撞擊風險的小行星需用多大體積的航天器以及採用何種速度等。

不過,在真正的行星防禦場景中,還有更多因素需要考慮,如一些國家可能受到小行星撞擊,另外一些國家有能力採取行動阻止撞擊,這就需要加強國際合作;此外,對小行星的質量預估有誤,或小行星軌道發生偏轉,都可能影響最終防禦效果。因此,假如危險真的來臨,防禦小行星撞地球,仍需根據不同類型目標,制定不同方案。

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