如何阻止致命小行星

1998年电影《世界末日》中的致命小行星。 图片来源：盖蒂图片社 / 讲义

（神秘的地球uux.cn）据麻省理工学院出版社读本（戈弗特·席林）：本文改编自戈弗特·席林的著作《目标地球》。

上月底，在大白天，马萨诸塞州及更远地区的居民看到了天空中一道耀眼的闪光，随后是两声音爆震动了窗户，震动了房屋，并引发了大量911报警电话。有些人以为自己刚刚经历了地震。还有人认为是雷声、爆炸声或军事飞越。

但所有骚动的真正源头简直是超乎想象的——字面意义上的。一颗约五英尺宽、重如大象的小型陨石以每小时42,000英里的速度进入大气层，随后在地面上方数十英里处解体。空中爆炸释放出相当于230至300吨TNT的压力波，任何幸存的碎片很可能落入科德角湾。

自那以后，这个故事吸引了美国公众的兴趣，而他们本已比以往更渴望太空，这得益于阿尔忒弥斯二号的近期成功。然而，这也提醒我们，太空并非表面看起来那么温和或空旷。相反，我们的太阳系是一个天体射击场，充满了飞行的飞射物——不仅是陨石，还有更大的天体，如彗星、小行星和其他宇宙碎片——而地球正处于攻击的前线。例如，今年五月初，新发现的小行星2026 JH2，估计直径为50至115英尺，距离地球仅“仅”56,000英里。如果它正处于碰撞轨道上，它很容易摧毁一座大城市。

但即便如此，也不会是人类最可怕的噩梦。毕竟，有些天体巨人甚至比JH2还要大——足以摧毁整个国家甚至大陆。英国物理学家斯蒂芬·霍金认为，宇宙撞击对人类构成了最大的威胁之一，远远超过任何全球大流行或地球自然灾害。问题不在于我们是否会遭受直接打击，而在于何时会。

不幸的是，我们人类将无法抵挡一颗直径数英里的罕见巨型飞弹。与恐龙不同，我们很可能会看到一颗直径六英里的致命小行星接近，就像6600万年前撞击地球的那颗。然而，阻止它或改变其轨迹是不可能的：那就像试图用乒乓球阻止迎面而来的卡车一样。尽管我们已经发现了绝大多数直径超过约三分之二英里的近地天体（NEOs），且没有一颗正朝地球方向相撞，但天文学家很可能在下周发现一颗巨大的彗星，几年后它将撞击地球。而且，我们依然无能为力阻止它。

如果我们想保护自己免受宇宙撞击，就需要关注中等大小的物体，范围从大约100码到大约半英里不等。这些人数量相对较多，且可能造成数千万伤亡。地球平均每10万年会被一颗400码长的小行星撞击一次。如果碰撞发生在欧洲，像法国这样的国家将完全从地图上消失，整个大陆将成为难以想象的灾区。理论上，这种影响是可以预防的，所以我们若不探索这样做的可能性，那将是疯狂的。

问题不在于我们是否会遭受直接打击，而在于何时。

这也是新泽西州普林斯顿高等研究院的荷兰天体物理学家皮特·胡特的看法。在1998年好莱坞大片《深渊冲击》和《世界末日》让公众面对可能产生影响的几年后，赫特组织了一场关于如何避免此类末日情景的工作坊。一年后的2002年10月，他与一位天文学家及两名前宇航员共同创立了B612基金会——一个旨在研究如何偏转接近天体的私人非营利基金会。

十年前，该基金会曾有雄心勃勃的计划，计划发射一颗名为“哨兵”的卫星，以寻找潜在危险的小行星。尽管该项目因资金不足被取消，B612基金会仍是严肃行星防御技术研究的主要倡导者之一。

与此同时，NASA和欧洲航天局（ESA）等政府机构也没有袖手旁观。

NASA拥有自己的行星防御协调办公室，而欧洲航天局则投资于NEOShield和NEOShield-2，这些欧盟资助的研究项目研究了最合理的小行星偏转方法。美国国家科学与技术委员会制定了自己的国家近地天体准备战略，甚至在联合国和平利用外层空间委员会（COPUOS）内部，也设有应对宇宙撞击威胁的行动小组。除了自身的国际小行星预警网络外，联合国现在还设有空间任务规划咨询小组。

不用说，现在有许多会议正在举行，讨论如何保护人类免受宇宙攻击。

谈到保护地球免受致命碰撞，目前有许多想法正在考虑，从好到坏再到非常糟糕。

例如，像《世界末日》中那样用原子弹炸毁小行星，并不是明智之举。这是被誉为“氢弹之父”的爱德华·特勒很早以前提出的一个方案，但这根本无济于事。爆炸产生的大量碎片仍会以大致相同的方向和原始高速在太阳系内移动。因此，地球将不得不承受的不是一次大撞击，而是一系列较小的撞击，以及所有相关的后果。

更实际的解决方案是稍微偏转接近的天体，使其靠近地球而非碰撞。尤其是如果你能预见多年影响，轻微推动就足以避免灾难。当天文学家发现直径1100英尺的近地天体阿波菲斯时，这一天体一度看似将在2029年对地球造成破坏，他们已经计算出，只需速度微小变化几微米每秒，就足以阻止预期的灾难。幸运的是，对于阿波菲斯来说，根本无需干预：这颗小行星将于2029年4月13日安全掠过地球，距离约2万英里。

不过，值得一提的是，NASA最近确实成功完成了首次有意偏转小行星的测试：2022年9月，当DART（双小行星重定向测试）航天器故意撞击直径525英尺的小行星Dimorphos时，NASA成功改变了其绕较大母体Didymos的轨道，从而偏转了一个小天体。

与此同时，劳伦斯利弗莫尔国家实验室的HAMMER项目正在规划阶段。锤子（超高速小行星缓解任务紧急响应）是一种天体撞击锤，长10码，重近9吨，可以高速射击近地小型天体。在10年预警期内，它可以偏转100码宽的物体，从而防止撞击。如果有更大的物体正高速朝地球飞来，你只需发射10到20个锤子。或者50，或者100。诚然，这确实是一项极其昂贵的事业，但如果这意味着你能拯救一亿人的生命，那么成本显然是次要考虑因素。

顺便说一句，有一种更便宜的方法可以把小行星从原始轨道上推出去：只需在小行星表面放置一个巨大的火箭发动机。如果一个小型火箭发动机能将发射器送入太空，那么大型火箭发动机应该能让你至少稍微加速或减慢整个近地天体。至于火箭燃料所需的原材料，你可以参考小行星本身的成分：氢可以从冰中提取，氧气可以从岩石中提取。或者，你不是用火箭发动机，而是直接将近地天体的物质高速弹射到太空中。也就是说，得益于牛顿第三定律——每个作用都会产生相等且相反方向的反作用力——这导致了一种反方向的火箭效应。

行星防御的乌托邦概念也可能变成冷战的天体版本——甚至更糟。

热力学也可以用。例如，我们可以加热小行星一侧的小区域，直到表面物质蒸发并喷射到太空中。这种效果类似于地表上的火箭发动机：气体被吹散到一个方向，使小行星稍微向另一个方向移动。如果你能用放大镜点燃一张纸或鞋带，你还可以利用配备巨大透镜的大量卫星将阳光聚焦到小行星表面。此外，还有整支激光炮舰队是选项，还有在距离天体弹丸不远处进行核爆炸。另一种建议是用薄的反光箔包裹接近的近地天体，以增强或减弱雅尔科夫斯基效应（即阳光对旋转小行星施加的微小“推动力”）。用喷漆罐简单擦拭也是达到同样效果的另一种方法。

最后，或许最具侵入性的方案是所谓的重力牵引机，由前宇航员卢爱德（B612基金会联合创始人）和他的同事斯坦·洛夫开发。该装置可能是一台大型、沉重的太空探测器，会在近地物体旁边飞行较长时间（数年至数十年），并缓慢将其拖离碰撞轨道。探测器需要全程保持火箭发动机运行;否则，它会被天体的引力吸引。只要稍加谨慎机动和足够时间，你就能把一颗致命的小行星拉入安全轨道。

不用说，所有这些行星防御战略听起来都相当荒诞。更不用说行星防御理念中复杂的政治障碍。

假设一个相对较小的近地天体正高速向我们的星球飞来，威胁着将人口超过一百万的达拉斯市从地图上抹去。俄罗斯和中国是否愿意为“救援行动”支付费用？美国人有余裕资金来保护成都吗？欧洲人民关心津巴布韦可能的命运吗？美国天文学家卡尔·萨根预见到另一个问题：如果一个国家能够偏转一颗小行星使其靠近地球，同样的技术也可以用来让小行星撞击敌人。基于此，行星防御的乌托邦概念也可能变成冷战的天体版本——甚至更糟。

这些正是联合国特别委员会讨论的宇宙影响威胁议程上的议题。

目前，任何形式的共识仍然很遥远。尽管如此，必须采取行动。如果你处于前线，你必须尽力保护和防御自己。我们必须识别危险，研究所有可能的对策，并在必要时做好行动准备。正如抗击新冠疫情和气候危机一样，问题的紧迫性可能只有在必要时才会逐渐显现。希望到那时还不算太晚。