小行星撞擊地球，被聯(lián)合國(guó)列為威脅人類生存的二十大災(zāi)難之首。
備受矚目的中國(guó)近地小行星防御計(jì)劃首度公開(kāi)，開(kāi)始實(shí)踐國(guó)家航天局發(fā)布的八大行動(dòng)聲明之一：“防御近地小行星，為保護(hù)地球家園貢獻(xiàn)中國(guó)力量。”
25日，在中國(guó)航天大會(huì)的首屆深空探測(cè)（天都）國(guó)際會(huì)議上，中國(guó)深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)研究院院長(zhǎng)陳琦透露，2030年將對(duì)小行星進(jìn)行動(dòng)能撞擊，并面向全球公開(kāi)征集首次任務(wù)總體方案及相關(guān)規(guī)劃。
【資料圖】
來(lái)自宇宙深處的不速之客，始終如達(dá)摩克利斯之劍高懸于地球生命頭頂。現(xiàn)代人類的“技術(shù)爆炸”，給了我們“逆天改命”的底氣。
如果6600萬(wàn)年前那顆造成第五次物種大滅絕的小行星再次襲來(lái)，人類能否躲過(guò)恐龍同樣的命運(yùn)？潮新聞?dòng)浾哐?qǐng)中國(guó)空間科學(xué)學(xué)會(huì)空間科學(xué)傳播專家工作室副主任周炳紅等專家為你解析。
殺死地球上99.9999%的生物，是怎樣的絕世天劫？
1998年，兩部好萊塢科幻電影《天地大沖撞》和《絕世天劫》不約而同地聚焦小行星撞地球的末日危機(jī)，生動(dòng)體現(xiàn)了人類抵御來(lái)襲彗星之艱難，憑借“主角光環(huán)”才完成“不可能的任務(wù)”，人類文明僥幸得以延續(xù)。
在地球自然歷史中，共有五次物種大滅絕，小行星是其中兩次的“肇事者”，其中第二次（泥盆紀(jì)末大滅絕）是多次小行星撞擊與火山噴發(fā)共同作用。
世人最熟悉的，莫過(guò)于離我們最近的白堊紀(jì)末大滅絕——寬達(dá)11公里的希克蘇魯伯小行星撞上墨西哥尤卡坦半島，釋放能量相當(dāng)于100萬(wàn)億噸tnt炸藥，約等于當(dāng)今全球核武總當(dāng)量的100萬(wàn)倍，超過(guò)總數(shù)99.9999%的生物死亡，約76%的物種滅絕，體重超過(guò)25公斤的動(dòng)物無(wú)一幸免，包括所有非鳥(niǎo)類恐龍。
據(jù)科學(xué)家估算，希克蘇魯伯級(jí)別的小行星，地球平均一億年才會(huì)挨上一顆。但是，更常見(jiàn)的幾十米寬的小行星，也不是吃素的。
1908年6月30日，一顆直徑65米左右的石質(zhì)小行星在沙皇俄國(guó)通古斯河上空爆炸，摧毀了2150平方公里的針葉林，推倒了約8000萬(wàn)棵樹(shù)。其威力約為2000萬(wàn)噸tnt，而美國(guó)試爆過(guò)最大當(dāng)量的氫彈“喝彩城堡”也不過(guò)1500萬(wàn)噸。
距離我們最近的是在2013年2月15日俄羅斯車(chē)?yán)镅刨e斯克，一顆直徑20米的小行星在30000米高空爆炸，釋放了40-50萬(wàn)噸tnt能量，威力等于一顆洲際導(dǎo)彈的分導(dǎo)核彈頭，造成1400多人受傷。
希克蘇魯伯小行星發(fā)現(xiàn)者之一大衛(wèi)·克林被小行星的恐怖威力所震撼，積極呼吁建立一個(gè)識(shí)別和消除威脅性小行星的系統(tǒng)。他認(rèn)為，即使是一塊300米大小的巖石也會(huì)終結(jié)全世界的農(nóng)業(yè)。
什么是近地小行星？多少顆小行星會(huì)威脅地球？
天文學(xué)家把直徑超過(guò)1米的天體稱為小行星，小于1米的歸為流星體。流星體通常會(huì)在大氣層燒毀。
據(jù)nasa官網(wǎng)介紹，“近地天體”指可在距地球軌道5000萬(wàn)公里范圍內(nèi)經(jīng)過(guò)的小行星或彗星，而對(duì)地球構(gòu)成潛在威脅的天體，為運(yùn)行軌道距地球軌道750萬(wàn)公里以內(nèi)且直徑大于140米的。絕大多數(shù)小行星尺寸只有幾米，每個(gè)月都會(huì)撞擊地球，形成耀眼的“火流星”。
僅在太陽(yáng)系，就有超過(guò)2.5萬(wàn)顆小行星對(duì)地球構(gòu)成潛在威脅。
2002年，美國(guó)近地小行星碰撞預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)“哨兵”計(jì)劃開(kāi)始運(yùn)行，到2022年的20年間發(fā)現(xiàn)了28000顆近地小行星，1365顆被列入有風(fēng)險(xiǎn)，其中只有20顆超過(guò)140米直徑。與2013年車(chē)?yán)镅刨e斯克流星大小相當(dāng)（20米直徑）的有1000顆。
周炳紅告訴潮新聞?dòng)浾撸⌒行堑捏w積質(zhì)量越大，影響小行星軌道的難度也會(huì)越高。“如果想改變直徑1公里以上小行星的軌道，人類最好提前數(shù)十年著手準(zhǔn)備，并且需要考慮多個(gè)方案，才能確保地球安全。”
nasa稱，雖然未發(fā)現(xiàn)在未來(lái)100年內(nèi)有任何直徑大于140米小行星撞擊地球的實(shí)質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，但迄今這類小行星中只有約40%已被探測(cè)發(fā)現(xiàn)。
據(jù)陳琦介紹，針對(duì)我國(guó)首次近地小行星防御演示驗(yàn)證任務(wù)，已通過(guò)比較直徑、半長(zhǎng)軸、軌道傾角等參數(shù)，初選出了一些備選目標(biāo)。初選出的2015xf261、2019ov3、2020bd11等十顆小行星中直徑最大的為89米，最小的為24.3米。
在24日的中國(guó)航天大會(huì)上，天問(wèn)三號(hào)任務(wù)總設(shè)計(jì)師劉繼忠在發(fā)言中透露，我國(guó)首次小行星防御任務(wù)的目標(biāo)是50米級(jí)小行星，并對(duì)動(dòng)能撞擊效果在軌直接評(píng)估。
在25日的大會(huì)上，中國(guó)深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室面向全球發(fā)布了近地小行星防御空間處置方案的征集令，征集的內(nèi)容包括首次任務(wù)的名稱和標(biāo)識(shí)，針對(duì)2030年前首次任務(wù)的總體方案，以及展望2030年至2045年，設(shè)計(jì)3-5次近地小行星防御任務(wù)，形成規(guī)劃設(shè)計(jì)方案。
如何發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)的小行星？
“要防御小行星撞擊，最關(guān)鍵的是預(yù)警、探測(cè)、發(fā)現(xiàn)并跟蹤它，越早越好、越精確越好。”周炳紅告訴潮新聞?dòng)浾摺?/p>
看到并盯住小行星，我國(guó)已經(jīng)有了一項(xiàng)“神器”，這便是“中國(guó)復(fù)眼”——目前世界上計(jì)劃構(gòu)建的探測(cè)距離最遠(yuǎn)的雷達(dá)。
位于重慶市兩江新區(qū)的“中國(guó)復(fù)眼”項(xiàng)目，學(xué)名超大分布孔徑雷達(dá)高分辨率深空域主動(dòng)觀測(cè)設(shè)施，其一期于2022年末正式開(kāi)機(jī)。
據(jù)龍騰介紹，“中國(guó)復(fù)眼”由多個(gè)小天線構(gòu)成的一個(gè)大雷達(dá)，就像昆蟲(chóng)的復(fù)眼，它能自己發(fā)射電磁波探測(cè)小行星，并接收自己所發(fā)電磁波的回波；而大眾熟悉的“中國(guó)天眼”是個(gè)500米口徑的射電天文望遠(yuǎn)鏡，不發(fā)射電磁波，而是接收星體發(fā)射出來(lái)的信號(hào)。
“小行星本身不發(fā)射電磁波，射電天文望遠(yuǎn)鏡看不到。人類要看到小行星，必須主動(dòng)發(fā)射電磁波。”龍騰說(shuō)。“好比我們?cè)谏焓植灰?jiàn)五指的黑夜，用手電筒打出一束光，來(lái)照亮目標(biāo)，使它被我們看到。”向寅打了個(gè)比方。
北京理工大學(xué)重慶創(chuàng)新中心副研究員向寅說(shuō)：“‘中國(guó)復(fù)眼’的每個(gè)小雷達(dá)都可靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)±75°的巡天角度，實(shí)現(xiàn)類比于相機(jī)廣角鏡的效果。”
“中國(guó)復(fù)眼”項(xiàng)目將分三期進(jìn)行。向寅介紹，一期項(xiàng)目主要進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證，目前已獲得月球正表面局部三維雷達(dá)圖像，初步驗(yàn)證了對(duì)深空目標(biāo)三維雷達(dá)成像的可行性。
“中國(guó)復(fù)眼”二期計(jì)劃建設(shè)25部30米口徑的高分辨率分布式雷達(dá)，將能探測(cè)距地球750萬(wàn)公里內(nèi)潛在威脅小行星，約為目前金石雷達(dá)系統(tǒng)探測(cè)距離的兩倍。
更厲害的是三期工程的探測(cè)距離——1.5億公里，正好一個(gè)天文單位，相當(dāng)于地球和太陽(yáng)之間的距離！
向寅還透露，三期工程將有上百部雷達(dá)，可看到上千萬(wàn)公里外足球大小隕石的運(yùn)行軌跡。有了這雙“火眼金睛”，對(duì)地球有威脅的小行星將無(wú)處遁形。
如何消弭小行星的威脅？
發(fā)現(xiàn)了沖著地球飛來(lái)的小行星怎么辦？自然是讓它撞不上地球，手段有很多種。
“對(duì)付小行星的手段，主要可以分成三大類。”周炳紅告訴潮新聞?dòng)浾撸旱谝活愂莿?dòng)能撞擊，第二類是核爆，第三類就是其他的，比如引力牽引、附著推離、激光燒蝕、太陽(yáng)光壓等。
“其中動(dòng)能撞擊應(yīng)該說(shuō)是技術(shù)成熟度最高的，人類也做過(guò)一些實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證它是可行的。”周炳紅說(shuō)，動(dòng)能撞擊的優(yōu)點(diǎn)是它能比較快地偏轉(zhuǎn)小行星，但偏轉(zhuǎn)力量較小，需要在小行星離我們很遠(yuǎn)處就要撞了，一般需要提前十年甚至更長(zhǎng)時(shí)間，偏轉(zhuǎn)的效果才足夠避開(kāi)地球。
值得注意的是，有的小行星是完整的固體，有的是松散聚集的碎石塊。用航天器去撞前者可以改變軌道，去撞后者就像把石頭扔到豆腐里，一時(shí)把小行星打散了，但過(guò)一陣可能受引力作用又貼在了一起。
周炳紅認(rèn)為，核爆應(yīng)該是其中效果最好的，需要的時(shí)間也比較短，一般只需要幾年的預(yù)警時(shí)間就可以偏轉(zhuǎn)一個(gè)較大的小行星。“問(wèn)題在于，核爆技術(shù)由于它的危險(xiǎn)性，現(xiàn)在還沒(méi)有進(jìn)行試驗(yàn)，技術(shù)成熟度不高，需要一步步來(lái)。”
也有專家認(rèn)為，核爆可能把小行星炸成很多碎塊，會(huì)繼續(xù)飛向地球，或危害太空中的航天器。這些利弊需要仔細(xì)權(quán)衡。
“而其他方法如引力拖曳、太陽(yáng)光壓等，技術(shù)成熟度也不高，同時(shí)其牽引力其實(shí)是很小的，需要作用非常長(zhǎng)的時(shí)間，一般要持續(xù)作用幾十年才能偏轉(zhuǎn)的，這就要求距離非常遠(yuǎn)就進(jìn)行預(yù)警。
李明濤、周炳紅等專家曾提出了一個(gè)新概念，叫做“以石擊石，借力打力”。“可以用長(zhǎng)征五號(hào)發(fā)射一個(gè)航天器，在地球附近抓一顆幾百噸至幾千噸的石頭，把它偏轉(zhuǎn)一下，讓它去撞目標(biāo)小行星，這樣的效能比用航天器直接撞擊要好10倍以上。我們用一枚火箭就行，直接撞要用十幾枚。”周炳紅說(shuō)，目前這還只是一個(gè)設(shè)想，希望以后能開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，在太空中進(jìn)行驗(yàn)證。
據(jù)陳琦介紹，我國(guó)計(jì)劃2030年實(shí)現(xiàn)一次對(duì)小行星的動(dòng)能撞擊，2030-2035年間實(shí)現(xiàn)推離偏轉(zhuǎn)，到2045年前初步具備小行星軌道控制能力。
如果滅絕恐龍的小行星來(lái)襲，我們?cè)趺崔k？
如果6600萬(wàn)年前那顆毀天滅地的希克蘇魯伯小行星再次來(lái)襲，人類如何自救？周炳紅認(rèn)為，我們需要滿足很多條件，才能避免和恐龍一樣的命運(yùn)。
“首先，要提前很長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行預(yù)警，提前幾十年就要知道哪顆小行星會(huì)來(lái)撞擊我們。然后發(fā)射一顆當(dāng)量非常大、幾千萬(wàn)噸甚至幾億噸當(dāng)量的核彈，到達(dá)那顆小行星，把核彈埋進(jìn)小行星內(nèi)部引爆，把小行星炸碎。”
另外一種方法是，將這個(gè)核能裝置發(fā)射到小行星表面，離它有一定的距離比如幾百米，然后引爆它。“核爆產(chǎn)生高速x射線和中子射線等，氣化小行星表面，氣化后有一層物質(zhì)會(huì)對(duì)小行星進(jìn)行反推偏轉(zhuǎn)。”周炳紅認(rèn)為，這樣也能在幾年內(nèi)把小行星偏轉(zhuǎn)出安全距離。
“所以為了爭(zhēng)取最大的生存概率，第一是要盡早發(fā)現(xiàn)有威脅的大尺寸小行星，第二是要提前很長(zhǎng)時(shí)間的精確計(jì)算撞擊的軌道，然后準(zhǔn)備好專用的核能裝置。這些相關(guān)的技術(shù)都要提前準(zhǔn)備，提前驗(yàn)證，提前把生產(chǎn)出來(lái)準(zhǔn)備好，隨時(shí)應(yīng)對(duì)天外來(lái)客。”周炳紅認(rèn)為，做到了這些，我們能夠避免步恐龍的后塵。
欄目主編：秦紅
文字編輯：董思韻
本文作者：潮新聞
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圖片編輯：曹立媛
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