文 _ Nigel Henbest Shea 編譯

小行星呼嘯而來

文 _ Nigel Henbest Shea 編譯

2013年2月15日，一顆直徑45米的小行星從同步衛(wèi)星軌道之內(nèi)與地球擦肩而過。如果真有一顆流浪的小行星徑直沖我們而來，我們能夠避免恐龍滅絕那樣的滅頂之災(zāi)嗎？

好萊塢災(zāi)難片的情節(jié)其實(shí)很容易上演。2012年2月，一位名叫杰米·諾曼的年輕牙科醫(yī)生在沿著西班牙地中海沿岸航行時(shí)，通過筆記本電腦從600公里外的一座天文臺獲得了觀測圖像。突然，他發(fā)現(xiàn)有一個(gè)光點(diǎn)正在牧夫座中飛速穿行。

他立刻知會了位于美國馬薩諸塞州劍橋市的MPC小行星中心，那里負(fù)責(zé)收集有關(guān)小行星和彗星的信息。世界各地的望遠(yuǎn)鏡迅速采取行動，測量這顆新小行星的軌道，結(jié)果令人驚訝：小行星2012 DA14差一點(diǎn)就撞上地球。

2013年2月15日（北京時(shí)間2月16日），這塊游蕩的石頭從我們頭頂僅2.5萬公里的高度掠過。

美國航空航天局近地天體辦公室主任唐·約曼斯說：“我已經(jīng)不會輕易再對飛來的近地小行星感到驚訝了，但這一次卻會創(chuàng)下如此大小的已知小行星靠近地球的最近距離紀(jì)錄?！?/p>

通過短暫的觀測，天文學(xué)家估計(jì)2012 DA14直徑約為45米，與1908年在西伯利亞無人居住的通古斯地區(qū)上空爆炸的天體大小相當(dāng)—那場爆炸夷平了方圓2000平方公里內(nèi)的8000萬棵樹木。盡管2012 DA14不會撞擊地球，但這次“親密接觸”提出了許多重要的問題：我們真的能夠事先發(fā)現(xiàn)下一顆撞向地球的殺手小行星嗎？如果可以，又如何去應(yīng)對？

重要力量

2012 DA14的發(fā)現(xiàn)讓人大跌眼鏡，因?yàn)檫@是由業(yè)余天文愛好者發(fā)現(xiàn)的。他們的天文臺位于西班牙格拉納達(dá)附近薩格拉的黑暗群山中，由3臺配備了標(biāo)準(zhǔn)攝像頭的小望遠(yuǎn)鏡構(gòu)成。像諾曼的團(tuán)隊(duì)這樣有熱情、懂技術(shù)的天文愛好者隊(duì)伍，對于發(fā)現(xiàn)小行星而言是至關(guān)重要的。諾曼的團(tuán)隊(duì)每年大約發(fā)現(xiàn)15顆近地天體（NEO），數(shù)量雖少卻至關(guān)重要。

“就算是大型巡天項(xiàng)目也無法在所有時(shí)段覆蓋整個(gè)天空，而目前的業(yè)余級天文設(shè)備已經(jīng)可以與15年到20年前最好的專業(yè)設(shè)備相媲美了?！笨ㄌ亓漳妊蔡祉?xiàng)目主管史蒂夫·拉爾森說。作為世界上最“高產(chǎn)”的小行星獵手，拉爾森的團(tuán)隊(duì)利用位于美國亞利桑那州的兩臺望遠(yuǎn)鏡和澳大利亞賽丁泉的一臺望遠(yuǎn)鏡，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了超過4200顆近地天體。

卡特琳娜巡天項(xiàng)目的一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)彰顯了小行星搜尋的價(jià)值所在。2008年，它發(fā)出了有史以來第一份小行星撞擊預(yù)報(bào)—一塊卡車大小的太空巨石即將撞擊地球。這顆小行星名叫2008 TC3，預(yù)計(jì)會在一天之內(nèi)撞擊蘇丹北部。天文學(xué)家向美國五角大樓甚至白宮都發(fā)出了預(yù)警。就在預(yù)定撞擊的時(shí)刻，一名航班飛行員在蘇丹上空看到了火球，這是小行星闖入地球大氣層時(shí)發(fā)生的爆炸，當(dāng)量相當(dāng)于1000噸TNT。幾個(gè)月后，科學(xué)家找到了一批散落在沙漠里的新隕石—相當(dāng)于完成了一次近地天體的“采樣返回任務(wù)”。拉爾森說：“2008 TC3是我們最令人興奮的發(fā)現(xiàn)。”

然而，天空中仍有一片區(qū)域無法被很好地監(jiān)測。對于地處北半球的望遠(yuǎn)鏡來說，南極上方的那片天空永遠(yuǎn)不會升起到地平線之上，因此就算是口徑已經(jīng)升級到前任望遠(yuǎn)鏡兩倍的全景巡天望遠(yuǎn)鏡及快速反應(yīng)系統(tǒng)，對此也無能為力。澳大利亞庫納巴拉布蘭附近的賽丁泉望遠(yuǎn)鏡，是能夠發(fā)現(xiàn)從最南側(cè)天空飛來的危險(xiǎn)小行星的唯一專業(yè)工具，但卡特琳娜項(xiàng)目在2012年年中削減了它的經(jīng)費(fèi)，只有一位天文學(xué)家羅伯·麥克諾特仍在那里堅(jiān)守。2012年9月，當(dāng)麥克諾特前往英國訪問時(shí)，賽丁泉巡天關(guān)閉了整整一個(gè)月，在我們的監(jiān)測中留下了一個(gè)徹徹底底的盲點(diǎn)。

巡天項(xiàng)目中的這一漏洞，將在未來幾年內(nèi)得到彌補(bǔ)—大型綜合巡天望遠(yuǎn)鏡（LSST）將在智利的帕瓊山上建成。這臺直徑8.3米的望遠(yuǎn)鏡，擁有世界上最大的鏡面之一。與目前最先進(jìn)的Pan-STARRS相比，它能發(fā)現(xiàn)個(gè)頭更小的小行星。作為獨(dú)樹一幟的大型巡天望遠(yuǎn)鏡，LSST將掃描天空，識別出最暗弱的天體，不論它是在太陽系內(nèi)，還是在遙遠(yuǎn)的宇宙邊緣。

“與現(xiàn)有的巡天項(xiàng)目相比，LSST能把未知小行星意外撞擊地球的風(fēng)險(xiǎn)降低到目前水平的1/10甚至1/100?！盠SST主管托尼·泰森預(yù)期。這臺望遠(yuǎn)鏡預(yù)計(jì)將于2019年進(jìn)行首次觀測，隨后展開歷時(shí)10年的近地天體巡天。

這確實(shí)是好事一樁，但是在太空搜尋小行星會更好。地球上的望遠(yuǎn)鏡只能在夜間尋找小行星，它們的巡天范圍被限制在了遠(yuǎn)離太陽的區(qū)域，因而看不到任何從地球軌道內(nèi)側(cè)飛來的危險(xiǎn)小行星。更重要的是，在可見光波段因?yàn)樘刀鵁o法看見的小個(gè)頭小行星，在紅外波段中卻會在寒冷、黑暗的太空背景中發(fā)出明亮的光芒—但是地球大氣層會阻擋絕大部分紅外線。這正是一家私人機(jī)構(gòu)計(jì)劃建造并發(fā)射一架名為“哨兵”的空間望遠(yuǎn)鏡去搜尋小行星的原因所在。

小卻危險(xiǎn)

如果能夠籌集到資金，“哨兵”會在2018年前后發(fā)射，將在金星附近繞太陽公轉(zhuǎn)?！霸谒褜じ〉侨匀晃ｋU(xiǎn)的小行星方面，它的效率將會高出許多。”航天飛機(jī)及國際空間站任務(wù)資深專家、退役宇航員盧杰說。

他和阿波羅9號宇航員拉塞爾·施威卡特及美國普林斯頓高等研究所的皮埃特·哈特（正是他最先提出了宇宙撞擊會導(dǎo)致地球上生物大滅絕這一觀點(diǎn)）共同成立了B612基金會，目的是通過私人捐款籌措“哨兵”所需的4億美元資金。

如果B612可以保證資金充足，“哨兵”將成為發(fā)現(xiàn)近地天體的最佳途徑，而且對于它所發(fā)現(xiàn)的天體，還能更準(zhǔn)確地估算它們的大小。對于小行星而言，大小決定了一切。直徑約為10千米的小行星曾經(jīng)導(dǎo)致恐龍從地球上滅絕；任何大小超過1公里的小行星都會導(dǎo)致一場全球性災(zāi)難。

“幸運(yùn)的是，得益于近地天體獵手們的出色工作，最大的近地小行星中約有94%已經(jīng)被我們發(fā)現(xiàn)?！奔s曼斯說，“它們中沒有一顆會在未來100年內(nèi)對我們構(gòu)成威脅?！?/p>

因此，目前的重點(diǎn)是那些能夠摧毀撞擊地點(diǎn)整片區(qū)域的天體。這些具有潛在威脅的小行星直徑都大于140米。拉爾森說，目前只發(fā)現(xiàn)了1350顆具有潛在威脅的小行星，而總數(shù)估計(jì)有3萬顆。

至于更小的通古斯級別的天體，我們明確知道軌道的大約只占總數(shù)的1%。如果成功的話，“哨兵”將發(fā)現(xiàn)它們中的半數(shù)以上，并在撞擊發(fā)生前好幾年甚至好幾十年就能夠發(fā)出預(yù)警。這樣的話，我們該如何來保護(hù)自己呢？

一切都取決于我們有多少預(yù)警時(shí)間。拉爾森說：“預(yù)警時(shí)間越長，避免小行星撞擊地球所需的方式就越溫和。”

盧杰說，最好的辦法是采用一系列的偏轉(zhuǎn)機(jī)動：先來一次大規(guī)模的撞擊，再用小推力來微調(diào)小行星的軌跡。這樣的“動能撞擊”已有先例可循。2005年，美國航空航天局的“深度撞擊”任務(wù)就曾用一大塊銅重?fù)暨^坦普爾1號彗星，不過目的只是為了弄清楚彗星的物質(zhì)構(gòu)成。

歐洲航天局正在籌劃一個(gè)類似的項(xiàng)目，打算前往65803號小行星Didymos，這是一對近地小行星中個(gè)頭較大的那顆。這個(gè)項(xiàng)目名為“小行星撞擊和偏轉(zhuǎn)評估”，預(yù)計(jì)2020年前后發(fā)射升空，將攜帶一枚撞擊器撞擊那顆直徑800米的小行星，第二艘飛船將觀察撞擊的結(jié)果。

對于次級偏轉(zhuǎn)，盧杰推薦使用引力牽引機(jī)。用他的話來說，這種飛船用現(xiàn)有的技術(shù)就可以建造。在這種情形下，飛船必須非?？拷⌒行牵屗鼈兡軌蚋惺艿奖舜说囊?。飛船上的火箭輕輕地將它推離這顆小行星，相互之間的引力束縛則會牽引著小行星移出構(gòu)成威脅的軌道，就像被繩子牽住脖子的狗一樣。

如果我們將要面對的不是一場全球性災(zāi)難，而是一場通古斯那樣的空中爆炸，那么就連偏轉(zhuǎn)小行星或許都沒有必要。“一顆直徑40米左右的天體必須飛經(jīng)人口稠密地區(qū)上空，才會引起足夠的擔(dān)心。”約曼斯說，“決策者將決定到底是偏轉(zhuǎn)它（如果還有時(shí)間的話），還是讓它撞（極有可能撞進(jìn)海里或者無人區(qū)而不造成傷亡），以及是否要疏散受到威脅的地區(qū)的人們?！贝藭r(shí)，應(yīng)對小行星撞擊就會變得更像是我們熟悉的減災(zāi)領(lǐng)域，就像如何應(yīng)對颶風(fēng)、地震或者火山噴發(fā)的預(yù)警。

核爆小行星

我們會不會仍有可能被某個(gè)大家伙，比如從太陽系外圍秘而不宣飛快闖入的一顆彗星打個(gè)措手不及呢？

美國航空航天局還為全球性威脅準(zhǔn)備好了應(yīng)急計(jì)劃，類似于布魯斯·威利斯的那部電影：用核武器把有可能滅絕人類的小行星炸掉。美國愛荷華州立大學(xué)的魏邦說：“對于這種最后關(guān)頭的應(yīng)急任務(wù)，沒有10年到20年的預(yù)警時(shí)間，使用核爆炸裝置摧毀小行星是唯一技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都可行的方案?！蔽喊畹男⌒行瞧D(zhuǎn)研究中心正在為美國航空航天局設(shè)計(jì)一枚能將危險(xiǎn)的小行星或彗星摧毀的核導(dǎo)彈。

人們總有一種擔(dān)心，認(rèn)為這樣的爆炸造成的破壞可能跟原來的天體可能造成的破壞一樣大。但魏邦說，爆炸會瓦解和粉碎小行星，只有不到0.1%的碎片最終會撞上地球。