小行星撞击试验是一种未雨绸缪

2022年09月30日 07:39   来源:北京日报   臧振群

  9月27日,美国航空航天局(NASA)进行了人类历史上第一次小行星防御演习——用一颗人造卫星撞击小行星以改变其轨道。

  这次撞击任务,是双小行星改道试验(DART)的一部分。DART卫星于2021年11月由一枚猎鹰9号送入太空,在这次撞击之前,它已经飞行了10个月之久。当该卫星执行撞击Dimorphos小行星任务时,人们捕捉到了小行星被撞击后喷出的碎片羽流。

  这次撞击试验受到了全球关注,也引发了一些讨论。用人造卫星撞击可能会撞到地球的小行星从而改变其轨道,以前是科幻电影里的情节,到底靠不靠谱?如果小行星很小,那么进入地球大气层中会被焚毁;对于不能完全焚毁的行星,用很小的人造卫星去撞击,真的能够改变其轨道吗?以前预告多次的行星撞地球,也没真正发生过,这种试验是不是杞人忧天?

  从科学角度看,这种试验有其必要性。一颗直径达1000米的小行星,就能够对地球带来毁灭性打击。有研究提出,6500万年前导致恐龙灭绝的原因,就是一颗直径10公里的小行星撞到了地球,给地球环境造成了灾难性影响。1994年,苏梅克-列维九号彗星的碎片接连撞向木星,是人类首次近距离观察到如此壮观的天体撞击现象。据推算,撞击扬起的飘升物高达2000千米,大气层被加热至三万摄氏度,数倍于太阳表面的温度,而撞击在木星上产生的斑痕甚至比整个地球还要大。目前,地球上已经发现大约200个小行星撞击坑,已发现的对地球有潜在威胁的小行星达2000多颗。这些都充分表明,虽然人类尚未经历行星撞地球事件,但危险是切实存在的。预防此类事件的发生,守护人类生存的家园,其实是一种未雨绸缪。

  当然,到底如何防御仍是难题。人们提出了很多对小行星撞地球的防御策略,比较有代表性的是核爆炸方法和动能拦截变轨方法。核爆炸法是在小行星附近进行核爆,意在摧毁小行星或改变其运行轨道。由于太空中没有类似地球的大气环境,因而爆炸不会形成冲击波,而光辐射、热辐射、核辐射对于改变卫星轨道的作用有限,人类迄今未进行此类试验。这次DART卫星撞击小行星的变轨试验,使用的是动能拦截变轨方法。有报道称,这次撞击确实使Dimorphos小行星的轨道发生了改变,轨道周期变化了7分钟。

  理论角度讲,撞击对小行星轨道改变的效果,受卫星和小行星的质量、撞击所处的空间位置、撞击速度、撞击角度、小行星内部结构、构成小行星的材料特性等多重因素影响,不确定性很大。因此,在浩瀚无垠的太空中对一颗小行星进行精准撞击,是对测控、实时数据传输与处理等技术的巨大挑战。小行星每秒可飞行几十千米,稍有偏差,就会错过撞击机会。不过,航天活动总是集中应用最先进的技术,并不断牵引、提高着人类的技术进步和技术水平。相信随着科技的不断进步,试验的不断推进,会有更好的对诸如小行星撞地球等灾难性事件的防御措施和技术手段。

  共同的家园,共同的责任。今年4月,中国国家航天局副局长吴艳华表示,我国将着手组建近地小行星防御系统,争取在“十四五”末期或者2025年、2026年实施一次撞击试验。相信,在保护地球和人类安全方面,中国定会做出自己的贡献。

  (作者系中国科学院国家空间科学中心研究员)

(责任编辑:武晓娟)

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2022-09-30 07:39 来源:北京日报 臧振群
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