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防御小行星撞击,人类仍力不从心

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2012年5月,NASA就曾警告约有4700颗小行星可能对地球产生威胁,其中一颗一旦撞上地球,会对至少一个城市大的范围造成毁灭性打击。尽管科学家在对小行星的防御问题上不断突破陈新,但就目前看来,哪一种方式都还不足以完全有效地防御小行星对地球的撞击。

陨石坠落俄罗斯造成约1200人受伤,十几个小时后,约半个足球场大的小行星又和地球檫肩而过,接二连三的“外星来客”让人类措手不及。实际上,2012年5月,NASA就曾警告约有4700颗小行星可能对地球产生威胁,其中一颗一旦撞上地球,会对至少一个城市大的范围造成毁灭性打击。尽管科学家在对小行星的防御问题上不断突破陈新,但就目前看来,哪一种方式都还不足以完全有效地防御小行星对地球的撞击。

地球随时都在遭受小行星的威胁

1908年,在俄罗斯发生的“通古斯事件”是距今最近一次大陨石撞击事件,一颗天体在西伯利亚无人居住的通古斯地区上空爆炸,夷平了方圆2000平方千米内的8000万棵树木。如果再晚5个小时,爆炸则会发生在俄罗斯人口稠密的圣彼得堡上空,那后果将不堪设想。

根据美国1992年解密的国防支持项目(DSP)卫星资料显示,1975年到1992年的17年间,DSP卫星共观测到136次小行星在地球大气中爆炸的事件,其能量在500吨到1.5万吨之间,平均每年8次。此外,根据美国空军在1960-1974年间运行的全球大气声波探测器阵列以及劳斯阿拉莫斯实验室在美国西部安装的一个声波探测阵列1983-1996年的数据,研究人员推断平均每年都会发生一次1.5万吨当量的小行星进入地球的事件。据估计,大约每两、三千年可能有一次通古斯类型的陨击,每50万年左右会有一次直径1000米的小行星撞击地球。

其实,如果陨石体积较小,可能在穿越大气层的时候就被完全燃烧殆尽 ,而一旦陨石的直径大于330英尺(约为100米),它们则可穿越大气层对地面形成撞击,甚至会造成大面积的损毁。这在2012年英国南汉普顿大学发表的研究结果中曾提到,有潜在威胁的4700颗小行星中的其中一颗一旦撞上地球,则会对至少有一个城市大的范围造成毁灭性打击,而最有可能成为毁灭性小行星“落点”的国家有10个,中国居首。

科学家并不能保证准确及时观测到有潜在威胁小行星

就目前状况来说,地处北半球的望远镜很难观测到南极上方的天空,就算是口径已经升级到前任望远镜2倍的全景巡天望远镜及快速反应系统(Pan-STARRS)对此也无能为力,这无疑给小行星监测留下了盲点。此外,地球上的望远镜只能在夜间寻找小行星,它们的巡天范围被限制在了远离太阳的区域,因而看不到任何从地球轨道内侧飞来的危险小行星。更重要的是,在可见光波段因为太暗而无法看见的小个头小行星,在红外波段中虽会在寒冷、黑暗的太空背景中发出明亮的光芒,但地球大气层会阻挡绝大部分红外线。

除了技术上的压力,全面追踪有潜在威胁的小行星也要耗费巨额的资金。早在2007年3月开幕的防范小行星撞击地球会议上,NASA提交一份报告说,如果要追踪90%对地球构成潜在威胁的小行星和彗星,就需要耗资约10亿美元,NASA曾表示无力承担。报告中说,追踪小行星的方法之一是启用一部全新的地面太空望远镜,与世界上其他地方的地面太空望远镜建立联络,严密监视小行星的运行状况。这一方法也需耗资约8亿美元。即便用最快捷的方式,向外太空发射红外线太空望远镜,仍需花费11亿美元。虽然有科学家提出一种相对低廉的方法,即仅在世界各地太空望远镜之间建立联络,但也需花费3亿美元,最终也因耗资巨大而遭到否决。

现有措施都无法完全有效防御小行星撞地球

1967年,在麻省理工学院的课堂上首次提出研究人类是否能够有效防御某个预先知道的小行星撞击地球事件。此后近半个世纪,科学家提出了一系列方法试图解决这个棘手的问题,最终筛选出三个被相对认可的方式,但令人担忧的是,它们都无法完全有效的解决问题。

有科学家提出采用一系列偏转机动,先大规模的撞击,再用小推力来微调小行星的轨迹。2005年,NASA的“深度撞击”任务就曾用一大块铜成功地重击过坦普尔1号彗星(Tempel 1),倘若进行“动能撞击”,似乎有先例可循。但科学家担心:小行星也许只是一些松散相连的碎石,有可能在撞击中破碎而轨道并不发生很大改变,这样一来出现的大量小行星碎块可能更难对付。

也有科学家提出使用牵引机,通过重力牵引修正天体的飞行轨道。由于小行星们在太阳系中以10万公里每秒的速度飞驰,所以只需要很小的推力就可改变它的轨道。但是,飞船必须非常靠近小行星,而且要保证完全掌握其运行轨道。在发现可能对地球构成威胁的小行星后,必须在预定碰撞时间至少20年前发射重力牵引机,以保证有足够的时间对小行星产生引力作用。因此,对于紧急发现的具有威胁的小行星,此种方法是失效的。

这种情况下,核爆被认为是最能救急的方式,也被科学家认为是唯一技术上和经济上都可行的方案。这主要是因为,在太空环境中爆炸的核弹其能量主要以X-射线形式释放,这些X-射线将加热小行星的表面使其气化,随着这些气体和碎片飞离小行星,其反作用力将使小行星获得相反方向的冲量。这种方式虽然十分快捷直接,但也有风险,它仍可能使小行星分裂,而其中一个或多个小块仍有可能撞击地球,由于撞击点分散在地球的不同区域,甚至可能导致更大的灾难。

此外,还有一些更富想象的办法被提出,例如:在小行星上安装一枚火箭;使用“质量引擎”,通过抛射物质来推动小行星改变轨道;将阳光聚焦在小行星表面蒸发部分岩石来迫使它偏移;甚至使用“彩弹”将小行星刷成白色,以便让来自太阳光的压力逐渐将这颗小行星推出构成威胁的轨道。但科学家认为所有这些想法目前还都停留在科幻小说的范畴之内,并不具有可行性。(编辑:顾纯,陈雅娟)

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