裘偉廷

小行星撞擊地球的風險極大

大多數(shù)科學家相信，大約6500萬年前，小行星撞擊地球造成恐龍大滅絕。根據(jù)科學家研究和相關歷史記載，每隔100年都會至少有一顆足球大小或更大的小行星撞擊地球，而距離現(xiàn)在最近的一次發(fā)生在1908年6月30日，那次撞擊就是發(fā)生在西伯利亞的“通古斯爆炸”，其爆炸效果相當于一個1 500萬噸級的核彈被引爆。

美國宇航局（NASA）已發(fā)現(xiàn)，地球附近大約有10萬顆小行星，任何一顆撞上地球都足以摧毀一座大城市?？茖W家僅探明了其中4 000顆的運行軌跡，其中測出了近90%直徑超過914米的小行星，這些大塊頭的小行星一旦撞上地球，將會造成全球性浩劫，導致空前的物種滅絕。

天文科學家稱，小行星撞地球終究是會發(fā)生的，根據(jù)歷史經(jīng)驗和科學預測，這個問題只是時間早晚而已。因此，各國科學家都已開始重視小行星，討論小行星撞擊地球的潛在威脅有多大、人類應如何預防每一場潛在的撞擊等問題。在這種背景下，2007年3月，美國華盛頓舉辦了一場“行星保衛(wèi)大會”，全球數(shù)百名科學家聚在一起，探討了防止小行星撞擊地球的方案。

從理論上說，科學界目前防止小行星撞擊地球的設想方案大體可以分為兩種，一種是將小行星炸毀，完全破壞掉，另一種則是改變它的運行軌道。而可以采取化解小行星撞擊地球風險的具體方案，則更顯得五花八門。

防撞方案一：將小行星炸毀成碎片

避免小行星碰撞地球，在想象中最有效的辦法是摧毀來犯者，比如利用核導彈攻擊向地球襲來的物體，將它炸毀成碎片。為了取得最大的爆炸效果，從而摧毀撞擊物，最好的辦法是把爆炸物深深地埋置于撞擊物的內部。這種技術要求性能良好的深埋裝置，也需要炸毀天體所需的巨額能量。就像在電影《世界末日》中，鉆井平臺專家威利斯，在一顆小行星即將撞擊地球的危急時刻臨危受命，帶領核彈小組乘坐航天飛機繞過月球，降落在這顆小行星表面進行鉆孔，并將核彈安放在小行星內部，最后引爆了氫彈。

“炸毀”辦法在理論上是成立的，但在炸之前先要對將要撞向地球的小天體進行研究，看它的組成元素是鐵質的還是硅質的，如果是硅質的，因為它質地比較松散，就可利用核導彈進行攻擊將其炸毀；但如果是堅硬的“鐵疙瘩”，就要采取改變軌道的辦法。問題是，當小行星很遙遠時，人們無法觀測到它的物質屬性。另外，對于一些松散結構的星體，爆炸所起到的作用將很有限。使用該方法時還存在其他一些問題，比如，地球上所有積累起來的核武器只夠用來炸毀一個直徑9公里的小行星，且還得準確擊中小行星的中心才行。

還有，將小行星炸毀成碎片的后果難以預料。這種爆炸有可能將小行星炸成數(shù)量巨大的、無法預測的碎片，如果這些碎片的飛行方向仍是朝著地球，而人們將對它們失去控制，那么浩劫依舊無可避免。理想的狀況，爆炸必須使每個碎片的直徑小于10米，以確保它們在地球大氣層中全部燒光。因此在現(xiàn)實中，由于難以掌控，科學家可能并不提倡使用核彈頭摧毀來襲小行星，以免不僅不會拯救地球，反而帶來更大的災難。

防撞方案二：用機械力影響運行

更多科學家在考慮用機械力改變小行星運行軌跡的方法，比如發(fā)射人造天體，將其發(fā)射到太空后，把它調整到和小行星平行，并使兩者的相對速度為零，即人造天體運行速度等于小行星運行速度，然后用機械力推小行星一下，小行星就會改變軌道。這是較穩(wěn)妥的辦法，但要經(jīng)過不斷的、充分的試驗，不能存在任何誤差。如果第一次沒有推成功，還要發(fā)射飛行器，在合適的時候再推它，改變其軌道。

一些科學家表示，更佳的方法可能是向小行星的預定軌道發(fā)射一顆巨大衛(wèi)星，屆時這顆衛(wèi)星的引力就會影響小行星的飛行方向。比如所謂“引力拖車”方案，就是讓一艘飛船在小行星附近飛行，利用兩者之間的引力使小行星軌道發(fā)生變化，最終偏離撞擊地球的路線。據(jù)計算，一艘20噸重的飛船就可在1年內將一顆直徑200米的小行星牽引到安全軌道上去。

有人提出，還可以考慮使用導彈或航天器撞擊小行星，使其改變軌道。就人類目前已達到的航天技術水平，這是有可能承擔和完成的。如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1.32億公里處，以每秒10.2公里的速度猛烈撞擊坦普爾一號彗星的彗核，擊中地點僅比預計的位置相差1米，準確度非常高。如讓其轟擊小行星，肯定也會獲得同樣的效果。當時就有科學家認為，這是一次應對小天體撞擊地球的有效演練。據(jù)說，歐洲宇航局計劃在不久的將來，實施所謂“堂吉訶德”計劃，即派兩艘太空船前往一顆小行星，其中一艘太空船將和這顆小行星高速相撞，而另外一艘太空船則將在附近測量小行星的軌道改變情況。有的科學家用相同原理，甚至異想天開提出，可以“劫持”另一顆無害小行星，撞向要撞擊地球的那顆殺手小行星，從而使它偏離地球軌道。

防撞方案三：改變顏色使小行星軌道偏離

利用顏色以改變小行星軌道的點子，來自一個普通的常識——物體的顏色可決定吸收熱量的多少。一顆深色的小行星吸收太陽能后，再以熱量的形式將它輻射回宇宙空間?？茖W家們發(fā)現(xiàn)，輻射熱量可對直徑在一公里或以下的小行星產(chǎn)生微量推力，在長期累積作用下，該推力將改變小行星軌道。這一神奇的推力被稱為“雅科夫斯基效應”。人造衛(wèi)星的設計者們在試圖弄明白為什么他們的衛(wèi)星不肯待在指定軌道上時，發(fā)現(xiàn)了這個效應。

物體的顏色決定吸收熱量的多少，如果小行星是灰色的，可以將它變成純黑，顏色變黑后，小行星的吸熱情況就會有所改變，從而提高整個行星自身的溫度，對它的運行軌道產(chǎn)生影響；異曲同工的方法是，也可把它變成白的，使它變冷，效果是一樣的。比如給小行星噴射彩彈球，使其表面覆蓋一層白色，讓這白色反射太陽的光子流，并利用這股反射光子流產(chǎn)生的推力，將這顆小行星推離軌道。改變小行星顏色確實可改變它的軌道，但需要大把時間積累推力，而且還需要深入研究并隨時監(jiān)控對小行星軌道的實際影響，否則，這種方法也可能導致它更直接地撞向地球。

不過，由于對地球能產(chǎn)生威脅的行星的直徑都在一公里以上，因此改變顏色的整個工程也將是極其浩大的，且人類顯然沒有時間從小行星身上提煉到足夠改變它色彩的涂料，那么多油漆涂料，怎樣運到小行星上？怎樣去完成這么偉大的刷漆任務？據(jù)報道，美國航天飛機每公斤有效載荷入軌費約1萬美元。直徑為一公里的小行星大約需油漆523噸，就算不計買油漆的費用，要把這些油漆運上太空所需的運費大約將近52.4億美元。因此，改變顏色使小行星軌道偏離的方法，在實際上是否可行，尚是一個問題。

防撞方案四：用爆炸能量改變小行星

用爆炸產(chǎn)生的能量也可實現(xiàn)小行星軌道的改變。對于組成元素是鐵質的、結構結實的行星，可以利用導彈或是核裝置對其進行攻擊，理想狀態(tài)是將它炸成一分為二的兩部分，這樣質量就發(fā)生了變化。由于不再是原來的質量了，運行軌道也就跟著變了。目前這是理論上的探討，都是在理想狀態(tài)下進行的，實際中不能有一點點的誤差存在，難度之高可想而知。

或者設計一種武器系統(tǒng)，使一系列核彈頭在奔向地球的小天體的一側爆炸，利用爆炸釋放的能量和產(chǎn)生的強中子輻射，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。此種辦法相對耗費能量較少，對攔截小行星來說更切實可行。

也有一些科學家認為，我們可以利用太陽來對抗小行星。比如，發(fā)射裝備有反光鏡的衛(wèi)星，環(huán)繞這顆小行星運行，讓鏡子將陽光反射到小行星的某個點上，使該點溫度不斷升高，直至爆炸，讓爆炸產(chǎn)生的能量推動小行星改變運行方向，從而不會撞擊地球。與此類似，科學家們已設計出一種空間反射鏡系統(tǒng)，可以利用航天飛機或火箭把它發(fā)送到空間。這種系統(tǒng)能夠收集陽光并把它聚集到飛向地球的小行星上，小行星表面受熱溫度可達1 000～2 000℃，使巖石和冰雪融化產(chǎn)生熾熱的氣體形成噴氣流，從而使小行星離開原來的運行軌道，避免同地球相撞。

防撞方案五：激光給小行星“減肥”

理論上只要稍微改變一下天體的運行速度，就能使小行星或彗星偏離其軌道，它們就不會再同地球相撞。而要改變物體的速度，就必須改變它的動能，這可以通過改變其質量來實現(xiàn)。而改變質量，無非是“增膘”或“減肥”，當然前者是行不通的。

目前，唯一得到垂青的地（球）基（地）偏轉系統(tǒng)是一種巨大激光裝置，它能把極大能量投放到目標物的一側。激光束將使目標物（比如小行星）一側的表面溫度大大升高，使它裂開并最終分離出來，從而減少該物體的質量，迫使它運行于不同的軌道，這種技術目前還未成熟，但也決非遙遙無期。

隨著科技發(fā)展，基于激光將有更多防撞技術誕生。比如用激光技術探測小行星，并產(chǎn)生能量改變其軌道。激光器的最大優(yōu)勢是光束在經(jīng)過長距離傳輸后仍能保持相對的緊密聚焦，在未來激光技術支持下，這個距離可達到日地距離的10倍。屆時，將由8顆攜帶激光器的航天器組成“艦隊”，從不同位置巡視小行星帶，提前發(fā)現(xiàn)并及時偏移存在威脅的小行星。不過目前該技術尚存幾大障礙，比如激光器的減重問題等。

2013年2月16日，美國加利福尼亞大學圣巴巴拉分校一個科研團隊就基于激光技術，發(fā)布了一套應對天體威脅的方案。方案的原理是把太陽能轉化成具有破壞力的激光束，射向來襲天體，讓天體運行軌道發(fā)生偏離，甚至直接讓天體在空間“蒸發(fā)”或部分“蒸發(fā)”。

防撞方案六：在小行星上采礦

人們可以考慮在小行星上采礦，當然首先需要花幾十年時間在小行星上部署一個質量轉移系統(tǒng)。安裝在小行星上的一臺質量轉移器好比是一個貪婪的“吸血鬼”，它在小行星上挖掘礦物，持續(xù)數(shù)年或數(shù)十年，把它們拋入浩瀚的太空，最終勢必改變小行星的飛行軌道。但是，怎樣才能把質量轉移器放到小行星表面上去，并加以實際利用，這些都是極為艱巨的任務。

不過，小行星給地球帶來的并不完全是災難，而是可貴的資源。一個方圓1.6公里且含有上等鎳與鐵的小行星，能帶來高達4萬億美元的資產(chǎn)，除了大量的鎳與鐵之外，有些游離的小行星還可能含有豐富的金、鉑，以及稀有元素如銥等，其價值無法估計。所以，也有些科學家正想方設法積極準備開發(fā)小行星。當然，最理想的方案是采礦和防撞兩不誤，也就是在小行星上挖掘礦物，既達到轉移小行星質量的目的，又能將這些礦物合理加以利用。

對于小行星的利用不僅僅是采礦，比如可以將小行星捕獲，拉到適當軌道，以便在它上面創(chuàng)建一個能重復使用的載人飛行基地，等等。科學家稱，采用機器人探測器捕獲小行星的方法有很多種，如果行星主要由鎳鐵構成，可使用磁鐵；如果行星主要由巖石構成，則使用魚叉或特制的鉤子，然后依靠太陽能動力將行星推動起來。而對于機器人無法捕獲的較大行星，則派一艘大型宇宙飛船接近它，利用重力牽引將行星拉離原有的軌道，讓其向著人類計劃好的方向前進。這種捕獲小行星加以利用的方法，同樣可以與地球防止小行星撞擊計劃相結合，達到利用和防撞兩不誤。

防撞方案七：給小行星安裝“推進器”

給小行星安裝“推進器”以達到推移小行星的方法，其原理就是：在小行星星體表面上安裝一臺大型火箭發(fā)動機，或一個“太陽帆”，產(chǎn)生的動力可以把行星從原軌道上推開。我們可以將高效的核能發(fā)動機由一個常規(guī)火箭發(fā)送到小行星上；然后，該發(fā)動機就被固定在小行星上；當開動發(fā)動機后，就如同駕駛拖拉機一樣（或者更形象地說，如同開動“太空拖船”一樣），把小行星拖離它原來的運行軌道，從而使它錯過與地球相撞的機會。這種方法的最大優(yōu)點是具有完全可控性，當然，這種推進器可能也要花十年或者更多的時間來推動這個小行星，才能達到逐步調整它的運行軌道的目的。

“太空拖船”的一個重大難題是如何操縱太空拖船繞目標小行星飛行，然后在該星體上著陸，并在它的表面上固定。不過這方面也有很多成功的先例，例如2000年，美國“近地小行星交會”（NEAR）號飛船成功進入了繞第二大已知近地小行星愛神星的軌道，甚至還在這個長34公里的天體上完成了一次臨時著陸。

給小行星安裝“太陽帆”，看起來是一種浪漫的方法，實際上與在小行星上安裝發(fā)動機的原理一樣。具體方法也是利用常規(guī)火箭把一個“太陽帆”發(fā)送到小行星上，并把它植根于小行星體的表面。這個“太陽帆”一旦附著在小行星表面上，它就能吸收由太陽放射出的光子，從而像風吹動船上的帆一樣，把小行星推離原來的軌道，當然也要花十年或更多的時間。

相關技術還需要進一步完善

總體上說，上述這些技術在理論上雖都成立，但技術的實際可行性仍需進一步的實驗研究。研究人員認為，以人類現(xiàn)有的技術和手段，阻止小行星撞擊地球的預警期需要50年。在這個足夠長的時間里，人們要進行不斷的實驗研究使相關技術逐步完善成熟。從理論上講，人類已有防止小行星撞擊地球的手段，但還沒有做過這方面的試驗，沒有真正實施過。說說容易，實際應用沒準會出現(xiàn)問題，所以還是需要一段時間，讓技術逐漸成熟。從發(fā)展的觀點來看，對付天外殺手，可選擇的方案還有采用高能激光陣列直接蒸發(fā)小行星，發(fā)射反物質使入侵者在猛烈的湮滅反應中炸毀，在月球上建立基地監(jiān)視來襲天敵并提前發(fā)射攜帶核彈頭的航天器予以攔截等，不過這些辦法從技術上尚難實現(xiàn)。

科學家認為，小行星的飛行速度可能會超過目前人類現(xiàn)有的飛行器速度。當它不是迎面撞來而是同向靠近時，人類發(fā)射的飛行器短期內是追不上它的。所以，人類只能早早地發(fā)現(xiàn)它們，并將飛行器發(fā)射到外空“等候”，然后再想辦法將它推偏軌道。這一“戰(zhàn)場”離地球越遠，人類就越安全。所以監(jiān)測仍然是第一位的，預警時間越長對人類采取的措施也就越有利，好在近幾年各國普遍加強了這方面的研究。

2013年2月15日，一顆隕星滑落俄羅斯中西部地區(qū)，沖擊波震碎了無數(shù)玻璃窗，傷者逾千；而幾乎同一時間，一顆小行星也在近距離飛掠地球。這兩起事件引發(fā)了全球對“天外來星”可能造成危害的強烈擔憂。人們雖然已經(jīng)認識到了小行星撞擊地球的危害迫在眉睫，但時至今日，設計出來的予以應對的幾大攔截和爆破對策，還沒有一個國家可以切實施行。如果真的出現(xiàn)一顆將導致世界末日的小行星，人類是否能有足夠的智慧和技術來對付它，出色導演一場“人定勝天”的大片？目前沒有人確切知道。