史上第一次:「行星防禦計畫啟動」,但NASA的行動恐帶來嚴重後果

格林尼治標準時間11月24日6點21分,SpaceX Falcon 9火箭搭載著一個探測器「 DART」從加利福尼亞州中部的范登堡太空部隊基地發射深空,它的目標很遠大,將在10個月的時間內追上小行星Dimorphos,並且撞上它,沒錯,這個探測器就是去撞擊它的!

行星防禦:到底有哪些方法?

「行星防禦理事會」?這個機構是不是很熟悉?長篇科幻小說《三體》中應對三體人入侵的全球性組織,面壁計畫以及後來的「太陽系艦隊」均出自其手筆,其恒星際飛船啟動時氣勢恢巨集實在難以用語言表達,不過今次NASA要執行的可沒有那麼高大上,但它是「保護地球」的。

行星防禦協調辦公室在太陽系內、有很多當年形成太陽系後留下來的「邊角廢料」,它們有的在地球軌道附近,比如會穿越地球軌道阿波羅型小行星。有的則是遠在柯伊伯帶邊緣的彗星,受到撞擊或者引力擾動而進入大橢圓軌道穿越地球軌道。

這些小行星都有和地球相撞的風險,遠的如毀滅恐龍的6500萬年前的那次,撞擊點位于墨西哥的尤卡坦半島,小行星直徑月10千米,後果很嚴重,至少各位熟悉的恐龍是消失了。

近一點的則有萬年前引發新仙女木事件的格陵蘭島區域小行星撞擊,冰蓋大量融化的淡水進入海洋改變了洋流引發了冰河期。更近的則有通古斯大爆炸和俄羅斯車裡雅賓斯克上空的大爆炸事件。

從人類第一次向太空發射衛星的那會開始,就已經有科學家蠢蠢欲動,希望能將這些可能闖入地球的不速之客請出去,因此建立了龐大的全球近地小行星檢測網路,1995年12月,NASA與JPL成立了NEAT( 近地小行星追蹤),包括夏威夷海勒卡拉火山的GEODSS望遠鏡,還有帕洛馬山天文臺1.2米口徑的撒母耳·奧斯欽(Samuel Oschin)望遠鏡,以及 Pan-STARRS(泛星望遠鏡)也會打醬油搜索下近地小型天體,比如著名的從太陽系外闖入的奧陌陌就是它發現的。

發現了小行星,怎麼樣將它請走?

好萊塢有很多大片都拍攝過小行星來襲時人類的解決辦法,最典型的就是發射核彈將其摧毀,比如布魯斯·威利斯主演的,帶領鑽井工人拯救地球的《絕世天劫》,一顆巨大的彗星在18天后撞擊地球,直接轟擊效果不好,因此它們登上太空梭登陸彗星,打孔將核彈放入內部在引爆,將其徹底摧毀。

劇中的爆炸剛好將小行星切成了兩半,分別從地球的兩側飛過,但事實上這是不可能的,地球上沒有一種核彈的當量能將如此龐大的小行星如此改變軌道,而且其可能還會產生無數碎片,對地球來一次掃蕩,因此真正拯救地球的方式並非如此暴力,而通常是以非常溫柔的方式。

科學家提出改變小行星軌道的方式,只要改變到它不來撞擊地球即可,所以改變小行星軌道方法有很多種,最直接的就是發射探測器登陸小行星然後啟動發動機將其推走,但那樣會消耗大量的燃料,因此科學家還提出了利用太陽能發射鐳射,將小行星表面燒蝕噴射物質自己產生推力改變軌道。

還有則是用很多反射鏡聚焦,和鐳射類似,也有在上面塗顏料,太陽光吸收強烈的加熱物質噴發等等,不過也有科學家提出用核彈,但卻不是將它炸裂,而是爆炸產生的物質拋射的反作用力改變其軌道。

不過卻沒有一種手段能在短短數周或者數月內達成效果,因為以人類的技術,要改變一個小行星的軌道,至少也得數月甚至數年的時間,因為一般能威脅地球達到公里級別的小行星,質量實在是太大了,人類知道的火箭發動機不是力不夠大,就是其燃燒時間不夠久,而科學家提出的方法生效則太慢。

NASA的DARTMission任務恐將帶來嚴重後果

除了上文的幾種方式外,「 DARTMission」是採用探測器直接撞擊的方式,目標是「雙小行星 Didymos」,這是NASA 和約翰霍普金斯 應用物理實驗室(APL)的聯合專案,目的是在這個接近550千克的探測器撞擊下的強大動能,對小行星「Didymos」產生可探測的軌道變化。

小行星「Didymos」是一個「雙星系統」,軌道週期770天,近日點是1.0天文單位,遠日點是2.3天文單位,大一點的天體直徑780米,小一點的直徑約160米,它是屬于穿越地球軌道的阿波羅小行星,對地球存在一定的威脅,2003年11月與地球距離為718萬公里,但在2144年為469萬公里。

紅色:探測器,綠色:小行星,藍色:地球航天器將于2022年10月份以6.7千米/秒的相對速度撞擊目標天體Dimorphos,也就是這個「雙星系統」中相對比較小的那個,理論預測將其軌道縮短10分鐘,但認為變化超過73秒即可算成功。

伴隨的探測器LICIACube將飛越「撞擊現場」,以觀測撞擊效果,另外ESA(歐空局)的Hera任務于2024 年發射,于2027年1月抵達Didymos,觀測撞擊後產生的軌道變化以及DART製造的人工隕石坑。

任何改變軌道的行為都將產生難以預測的後果一直以來天文學家都有一個難題,小行星的軌道很難精確預測,可能大家都想不明白,這一塊大石頭在天上飛,這軌道基本就是固定的,為什麼無法預測?

奧陌陌的異常加速行為其實答案很簡單,因為小行星形狀不規則,並且還在轉動,因此它受到的太陽輻射動力效應是比較複雜的,在漫長的軌道飛行中,這種方式對小行星軌道改變會很大,儘管我們可以預測它什麼時候會經過地球附近,但無法預測它到底會不會撞上地球,想要得到這個答案很難。

因此當科學家預測一顆天體會撞上地球時採用的往往是一個機率,比如都靈指數,這是評估近地天體撞擊地球的指標,0表示無威脅,10表示天體撞擊將會發生,無論撞及陸地或海洋,均會造成全球氣候大災難,並會威脅現有文明的未來。這種撞擊平均每十萬年或以上發生一次。

到現在為止危險指數最高的天體是小行星99942,另一個名字「阿波菲斯」可能大家會更熟悉一些,2004年12月23日NASA發佈的都靈指數為2,此後升級到4,到2006年時又調整為0,這是早期沒有積累足夠的軌道資料計算的初步結果,當然也有可能早期沒有相撞可能,但隨著時間推移指數增加的狀況,畢竟很多資料比如太陽輻射影響,被微隕石轟擊改變的軌道影響等都是無法觀測的。

因此從NASA的這次DART任務對這個「Didymos」軌道產生的影響同樣難以預測,很難保證這個影響它可能會讓它在未來某個時候其運行軌道剛好與地球迎頭相撞,關于這個可能並不能排除。

那麼我們就不能嘗試?也不是,人類取得了改變小行星軌道的經驗,那麼在未來某個時候,也許真的可以用這種方式來改變即將撞向地球的小行星,但同樣這個問題會存在,因為軌道無法精確測算的前提,這次改變是否會促使它撞向地球呢還是遠離地球,這是一個無解的問題。

用戶評論