2013年2月15日,俄羅斯車?yán)镅刨e斯克州下了一場隕石雨,導(dǎo)致1200多人受傷,引發(fā)全球關(guān)注。
剛剛從2012末日恐慌中清醒過來的人們再度疑惑了,為什么我們預(yù)測不到這次隕石墜落事件?面對外來天體的入侵,我們能打贏這場地球保衛(wèi)戰(zhàn)嗎?俄羅斯隕石雨的謎團(tuán)
科學(xué)家認(rèn)為,襲擊俄羅斯的隕石雨來自一顆墜落的隕石。這塊隕石其實是大約一年前脫離小行星帶的一顆小行星,進(jìn)入地球大氣層后僅存在了30多秒,隨后飛到地球上空24至19千米時摩擦燃燒發(fā)生劇烈爆炸并碎裂,產(chǎn)生大量碎片,形成了隕石雨。該隕石重達(dá)7000噸,爆炸威力相當(dāng)于20顆原子彈,幸運的是,大氣吸收了絕大部分能量。
看過這一新聞后,很多人都有疑惑,為什么這次隕石墜落事件難以預(yù)測?為什么大的隕石總是落在俄羅斯,比如著名的通古斯隕石,這是巧合還是有科學(xué)道理?
世界上經(jīng)常發(fā)生隕石雨,但像這次受傷人數(shù)如此之多卻是史無前例的。實質(zhì)上,這也是小行星撞擊地球的一種表現(xiàn),凡是隕石雨都來源于塊頭特小的近地小行星。目前國際上已經(jīng)很注意對近地小行星的動態(tài)觀測,力圖定位地球周邊90%以上直徑不小于1千米的小行星運行軌道,以計算它們是否對地球構(gòu)成潛在威脅,但是對體積更小的此類天體則難于全部觀測到?,F(xiàn)在的望遠(yuǎn)鏡并沒有覆蓋全球,即使是在覆蓋的地區(qū)中,類似這樣的天體也很難發(fā)現(xiàn)。再加上這次的隕石是從太陽一側(cè)、也就是光亮的一側(cè)靠近地球的,太陽光給觀測帶來了難度,因此未能對來襲隕石做出預(yù)報。
此事使人們自然而然地想起了著名的通古斯事件。1908年6月30日發(fā)生在俄羅斯西伯利亞的這次災(zāi)難,是有史以來人類親眼目睹的電掣般的天地之吻。伊爾庫茨克地震站測定其爆炸當(dāng)量為1000至1500萬噸TNT炸藥釋放的能量,爆炸后留下了三個直徑為90至200米的大坑,一片面積約2000平方千米的原始森林受沖擊波影響,約8000萬棵樹木被擊倒。把這兩次災(zāi)難聯(lián)系起來,不禁讓人認(rèn)為隕石如此“青睞”落在俄羅斯,是不是有什么特殊的原因?
實際上,隕石墜落地球是很頻繁的。來自小行星或彗星的小型流星體撞擊地球的情況很常見,地球每天會攔截80噸太空物質(zhì),小汽車大小的天體落入地球的頻率約為每月一次。地球不斷遭受外太空天體的轟擊,但一般都來自較小的太空石塊。類似隕石在俄羅斯上空爆炸產(chǎn)生火球的事件經(jīng)常發(fā)生,只不過由于很多火球墜入大海或偏遠(yuǎn)地區(qū),所以我們才未能觀測到。像俄羅斯隕石那么大的太空石塊撞擊地球的概率為每5年到30年一次,不過由于地球被海洋保護(hù),類似事件通常不為人注意。
大部分隕石與大氣分子劇烈碰撞,發(fā)熱發(fā)光,成了美麗的流星。在剎那的美麗過后,熔化在10千米以上的高空,無影無蹤。但也有少數(shù)流星體未等熔化掉,就落到地上。那流星多長時間拜訪一次地球呢?每天都有!但這些不速之客什么時候來,要到什么地方,誰都說不;隹。由于它們中的絕大多數(shù)掉在了海洋里,所以人類很難看到這些行蹤不定的家伙,在地面發(fā)現(xiàn)隕石的機(jī)會并不多。近地小行星一直在威脅地球
湊巧的是,2013年2月16日凌晨,一顆暫時編號為2012DA14的小行星近距離地從印度尼西亞上空掠過,最近距離地球僅27680千米,已經(jīng)低于靜止衛(wèi)星3.6萬千米的軌道高度。這顆小天體通過地球附近空間時,除專門機(jī)構(gòu)觀測外,世界各地的天文愛好者們也紛紛走到室外對其開展了觀測。
這顆近地小行星,直徑約為45米左右,質(zhì)量大約為13萬噸,是有記錄以來如此接近地球的小行星中個頭最大的一個。根據(jù)天文學(xué)家的估算,像2012DA14這樣的小行星飛掠地球大約每40年左右會發(fā)生一次,而撞擊地球的概率則大約為每1200年一次。在此次近距離飛掠地球之前,美國宇航局的追蹤系統(tǒng)便已經(jīng)精確地測定出其軌道并確認(rèn)它將不會撞擊地球,因為當(dāng)其距離地球最近時的運行速度為每秒7.8千米,已大于該高度的地球逃逸速度。實際情況已經(jīng)驗證了這一預(yù)報的正確性。
同時科學(xué)家指出,小行星2012DA14近距離從地球旁邊掠過與襲俄隕石無關(guān)。因為前者是由南向北運動的,而后者正相反,是由北向南運動的。
值得關(guān)注的是,近地小行星中有的軌道與地球軌道交叉,就有可能撞上地球,有的軌道離地球軌道很近,也可能被地球引力捕獲而招來麻煩。天文學(xué)家的計算表明,直徑10千米的近地小行星與地球撞擊的概率約為每10萬年一次。事實上,地球已多次遭遇小行星的襲擊??茖W(xué)家研究認(rèn)為,6500萬年前一顆直徑16千米的小行星撞擊地球,造成了恐龍和三分之二其他物種的滅亡。
不言而喻,在地球上出現(xiàn)人類文明之后,如果再發(fā)生這種撞擊事件,那將會帶來難以預(yù)料的嚴(yán)重后果,人類不能不未雨綢繆。實際上,面對天外來客的可能侵犯,科學(xué)家早在1993年4月就已發(fā)出忠告并開始了行動。巧合的是,就在2013年2月15目,聯(lián)合國和平利用外太空委員會還在維也納召開會議,已有數(shù)十個國家對建立更好的小行星觀測網(wǎng)表達(dá)了更大的熱情。地球保衛(wèi)戰(zhàn)的三種作戰(zhàn)方案
為了切實打好地球保衛(wèi)戰(zhàn),從實際情況出發(fā),行之有效的途徑就是運用航天技術(shù)對其迎頭痛擊或?qū)⑵渲品km然來自太空的實際威脅還較遙遠(yuǎn),但人類必須從現(xiàn)在開始就把已經(jīng)認(rèn)識到的可用措施不斷地完善并逐步予以落實。觀測和監(jiān)視對地球具有威脅的小行星和彗星動態(tài),乃是首當(dāng)其沖的第一步。一旦發(fā)現(xiàn)有襲擊者,可利用高科技手段迎戰(zhàn)。關(guān)于實戰(zhàn)的可行措施,目前科學(xué)家們已提出了三種方案。
第一種方案,就是用航天技術(shù)運載核武器將天外不速之客擊得粉身碎骨。這一創(chuàng)意最早是由美國氫彈之父泰勒博士提出來的,而逐漸被科學(xué)家們所認(rèn)可。具體做法就是提前發(fā)射導(dǎo)彈或宇宙飛船,將核裝置運載到正沖向地球的小天體上引爆,將其炸碎,拒敵于安全距離之外。當(dāng)然,一次未達(dá)預(yù)期目的,可進(jìn)行多次攔擊。
第二種方案,就是用核武器迎擊來襲天體使其改變運行軌道。這是英國三人專家小組提出的舉措。他們計劃設(shè)計一種武器系統(tǒng),使一系列核彈頭在奔向地球的小天體的一側(cè)爆炸,利用爆炸釋放的能量和產(chǎn)生的強(qiáng)中子輻射,打掉小天體表面的一部分,使其重心偏移,從而改變運行軌道,最終躲開地球運行??茖W(xué)家們普遍認(rèn)為,此種辦法相對耗費能量較少,對小行星來說比第一種方案更切實可行。
第三種方案,就是在即將威脅地球的小行星上安放動力裝置改變其運行軌道。這是近幾年來科學(xué)家們才提出的一項措施。具體實施方法有兩種,一種方法是在小行星上安裝核火箭發(fā)動機(jī)系統(tǒng),另一種方法是在小行星上安裝太陽帆。兩者的共同點是,都需要發(fā)射機(jī)器人飛船或載人航天器,攜帶相應(yīng)的動力裝置在小行星上實現(xiàn)軟著陸,并由機(jī)器人或航天員進(jìn)行技術(shù)操作。現(xiàn)有技術(shù)能打贏地球保衛(wèi)戰(zhàn)嗎
目前世界上很多國家都在從事對近地小天體的觀測活動,并不斷取得了實質(zhì)性進(jìn)展。
從打贏預(yù)防戰(zhàn)先要做好前哨偵察工作的角度講,當(dāng)前已獲得了明顯成果。2010年7月29目,數(shù)名科學(xué)家指出,一顆編號為1999RQ36的小行星最有可能將于2182年9月24日撞擊地球。這顆直徑為560米的小行星撞擊地球的概率盡管僅為1/1800,但已引起了科學(xué)家們的關(guān)注。為此,美國宇航局已提出了名為OSIRIS-Rex的應(yīng)對計劃,隹備2016年發(fā)射機(jī)器人飛船探測這顆近地小行星并采樣返回,為科學(xué)家提供真實樣品,以提前獲得研究成果。機(jī)器人飛船在2020年抵達(dá)這顆小行星并進(jìn)入繞飛軌道之后,將開始進(jìn)行長達(dá)幾個月的細(xì)致調(diào)查,以便找到合適的著陸地點。在確定著陸點后,飛船將與1999RQ36自轉(zhuǎn)速度同步飛行,然后釋放一臺探測器到小行星表面,與之接觸5秒鐘的時間,僅是短暫的“親吻”。在此期間,一股氣體將把塵土吹入一個收集器內(nèi)。該收集器將被飛船于2023年送回地球,降落在美國猶他州的沙漠中。它能容納近5磅重的物質(zhì),足夠科學(xué)家研究幾十年,以深化人類對1999RQ36的形狀和組成的認(rèn)識。有專家稱,任何試圖將1 999RQ36轉(zhuǎn)向以拯救地球的措施,必須提早100年開始行動才有成功的機(jī)會。這也就是說,為迎戰(zhàn)1999RQ36小行星采取的系列舉措,最遲也得于2082年付諸實施。
至于用攜帶核彈頭的導(dǎo)彈武器或載有核裝置的宇宙飛船奔襲近地小行星或彗星的任務(wù),人類目前的航天技術(shù)水平已能承擔(dān)和完成。2005年7月4日,美國的深度撞擊號航天器釋放的撞擊者探測器,在距離地球1.32億千米處,以每秒10.2千米的速度猛烈撞擊坦普爾一號彗星的彗核,擊中地點僅比預(yù)計的位置相差1米,準(zhǔn)確度非常之高。當(dāng)時就有科學(xué)家認(rèn)為,這是一次應(yīng)對小天體撞擊地球的有效演練。
與實現(xiàn)第三種方案有關(guān)的一個好消息是,美國宇航局正在計劃2025年前發(fā)射獵戶座太空船載人登陸小行星。這種飛船的制造商洛克希德·馬丁公司已經(jīng)拿出一項派遣兩位航天員持續(xù)半年時間探索小行星的代號為“移民石”的計劃。獵戶座原本是為運送航天員重返月球而設(shè)計的,在美國擱置登月計劃之后,它被當(dāng)作國際空間站的救生船繼續(xù)研制,現(xiàn)已具備登陸小行星所需的絕大多數(shù)要求。盡管已有了幾個候選目標(biāo),但美國宇航局目前還沒最終決定登陸哪顆小行星,且不排除在一次飛行中登陸多顆小行星的可能性。派遣載人航天器造訪小行星,不僅是美國火星登陸任務(wù)的一項寶貴技術(shù)測試及演習(xí),還將有助于科學(xué)家們?yōu)閼?yīng)對小行星撞擊地球制定計劃,即為實現(xiàn)上述方案尤其是第三種方案提供借鑒。
從發(fā)展的觀點來看,對付天外殺手,可選擇的方案還有用激光武器摧毀危險的目標(biāo),發(fā)射反物質(zhì)使入侵者在猛烈的湮滅反應(yīng)中炸毀等。理論上講,上述辦法都可能做到,但就目前而言,技術(shù)上尚難實現(xiàn)。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,將來還可能提出更為新穎有效的措施,只是現(xiàn)在還難以準(zhǔn)確預(yù)言。巨大的危機(jī)蘊含巨大的財富
人們既然認(rèn)識到了天體可能入侵的危害,并已初步掌握了行之有效的技術(shù)防范手段,就應(yīng)該結(jié)束不為地球設(shè)防的歷史。但同時,我們也不能忽略小行星上蘊含的巨大資源。隨著人類開發(fā)利用資源量越來越大,導(dǎo)致地球儲存資源日益減少,已經(jīng)有越來越多的人將目光投向近地小行星,已經(jīng)有兩家美國公司;隹備到近地小行星上去“采礦”了。
2013年1月,美國一個企業(yè)家和工程師團(tuán)隊公布了一項成立太空礦業(yè)公司的計劃,打算從近地小行星上獲取原材料,開發(fā)其金屬和燃料資源以促進(jìn)太空工業(yè)的發(fā)展。這個設(shè)在加利福尼亞州圣莫尼卡的公司取名為“深空礦業(yè)公司”,它的首次任務(wù)預(yù)計將于2015年展開,屆時公司將派出一個名為“螢火蟲”的小型航天器對一個迄今為止尚未辨明的小行星展開為期半年的環(huán)繞飛行考察活動。該公司設(shè)想,將發(fā)射多個“螢火蟲”航天器組成“太空探測艦隊”,于前后出發(fā)的10年之內(nèi),將在經(jīng)過的小行星中偵察探測各種金屬礦物,以及航天工程所需要的材料。在此期間,還將發(fā)射名為“蜻蜒”的小型太空船,對確認(rèn)有開采價值的小行星進(jìn)行取樣研究,以進(jìn)一步摸清其資源情況。
這家新創(chuàng)企業(yè)的首席技術(shù)官、曾在美國宇航局飛行控制中心帕薩迪納噴氣推進(jìn)實驗室擔(dān)任負(fù)責(zé)人的約翰·曼金斯說:“事實上,深空礦業(yè)公司的商業(yè)計劃中,沒有任何內(nèi)容是利用當(dāng)前全球?qū)嶒炇抑幸呀?jīng)實現(xiàn)的技術(shù)所不能完成的。這些技術(shù)在太空中或許尚未按照我們設(shè)想的用途進(jìn)行應(yīng)用,但基礎(chǔ)性技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)唾手可得?!?/p>
深空礦業(yè)公司是第二家涉足小行星資源開發(fā)的美國公司。第一家是四年前成立的行星資源集團(tuán)公司。2012年4月25日,行星資源集團(tuán)公司在西雅圖航空博物館宣布了一項利用機(jī)器人到近地小行星進(jìn)行勘探,并最終開采貴重金屬和稀有礦產(chǎn)的計劃,其實質(zhì)就是發(fā)射飛船到近地小行星上進(jìn)行自動化采礦。
對“太空淘金”的設(shè)想,這家公司的雇員、資深航天員瓊斯打了個比方,就像用鏟雪機(jī)鏟除浮層、鏟出路面一樣,登陸小行星的太空機(jī)器人可以輕易掘開浮層,進(jìn)而挖掘金、鉑、火箭燃料等資源。他說,由于小行星上重力小,浮層松垮,易于鏟除,“發(fā)明一種類似吹雪機(jī)那樣的機(jī)器應(yīng)當(dāng)不是難事”。這是從原理上講的,真正實施起來,還需要配備必不可少的深掘工具、收集器、返回艙、通信設(shè)備、動力裝置等組件,同時尚要深空測控網(wǎng)的密切配合。
華爾街日報稱,上述雄心勃勃的計劃旨在開啟太空探索的一個全新領(lǐng)域,也有專家說,行星資源集團(tuán)公司的努力可能超前了幾十年。但換句話說,開發(fā)小行星資源是遲早的事情,只是要達(dá)到目的還得有個過程。