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以备不测的“地球防卫队”

《科学世界》  发表于 2018年05月23日

一般认为,依靠现阶段的科学技术,要避免体积较大的小行星的撞击几乎是不可能的。目前可以避免碰撞的,最多也就是直径100米左右的小行星,一旦超过100米,如果不能在很早的阶段发现它的话,就无法避免最终的碰撞。

如前文介绍的那样,目前业内认为避免小行星撞击地球的最有效方法,就是让宇宙飞船撞击小行星使其运行轨道发生改变,这就需要质量尽可能大的宇宙飞船以尽可能快的速度撞击小行星。然而,以现有火箭发射的宇宙飞船可以达到的质量和速度来看,能够避免撞击的小行星,其直径最多也就是100米,如果超过100米,就必须进行进一步的技术开发了。


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NEA(近地小行星)的发现数量

NEA的发现数量逐年增加,2012年上半年发现数量超过500颗。红色表示2010年5月开始观测的Pan-STARRS所发现的小行星。(1995~2012年,每半年汇总数)


行星即使被破坏,其碎片也会散落到地球上!

一般人可能会想:要想避免小行星撞地球,使用导弹不就行了吗?比如,让导弹在距小行星数百米的地方爆炸,产生的压力就可以改变小行星的运行轨道;或者,用导弹直接攻击小行星,将它炸毁。

但是,很多学者对使用导弹持否定态度。首先,即使导弹爆炸可以改变小行星的轨道,在宇宙中实现也非常困难,因为在地球上可以传导爆炸压力、发挥爆炸威力的空气,在宇宙空间中却并不存在。而且,据说即使导弹爆炸了,它无法改变小行星轨道的概率也很高。

如果用导弹炸毁小行星的话,就必须将小行星炸得粉碎,最大碎片的直径也只能有几米。因为如果小行星轨道不发生改变的话,那么它的所有碎片最终还是会落在地球上,如果这些碎片的直径只有几米左右,在大气层中陨落时还可以被燃尽;但如果直径达到了几十米,就会在地表产生直径数百米到2公里左右的陨石坑。此外,无法燃尽的碎片在大范围内的陨落,还可能导致人们难以避难。


让小行星扬“帆”也是个办法

除了用宇宙飞船撞击、重力牵引飞船以外,科学家们还在论证其他可以改变小行星轨道的方法。比如,使一种叫做“太阳能集电极”的巨大镜子环绕在小行星周围的方法。太阳能集电极可以将太阳光集中反射到小行星上。科学家们推测,这样的话,小行星受热就会释放水蒸气等气体,依靠这些气体的反作用力,小行星的轨道是可能改变的。

还有一种方法就是在小行星上竖起“太阳帆”。太阳帆是一种树脂制作的薄膜,当阳光照射到它时,阳光产生的光压可以产生推力。除此之外,还有人认为可以在小行星上设置“抛石装置”,在抛出岩石的瞬间产生反作用力,从而使小行星的轨道发生改变。

然而不管哪种方法,其有效性都是不明确的。例如,“太阳能集电极可以加热多大的小行星”还不清楚,而设置太阳帆时还要考虑到小行星自转的因素,是否可以如期发挥作用也不清楚。这些都需要我们进一步研究。

 

预计在夏威夷共设4台望远镜

以美国为中心,有很多寻找、监视NEO的项目,包括美国空军、NASA与麻省理工学院林肯实验室合作的“LINEAR”(Lincoln Near Earth Asteroid Research,林肯近地小行星研究),美国亚利桑那州大学的“SPACE WATCH”(天空守望)和“卡特里娜巡天”,JPL的“NEAT”(Near-Earth Asteroid Tracking,近地小行星跟踪),NASA与美国亚利桑那州罗威尔天文台合作的“LONEOS”(Lowell Observatory Near-Earth Object Search,罗威尔天文台近地物体搜索),美国夏威夷大学的“Pan-STARRS”(Panoramic Survey Telescope And Rapid Response System,全景巡天望远镜与快速反应系统)等。

在众多项目中,使用最新望远镜进行NEO观测的是Pan-STARRS。Pan-STARRS计划在夏威夷的莫纳克亚山和哈莱亚卡拉火山上安装4台同型号的望远镜,从2010年5月开始,第一台望远镜(PS1)已经开始观测了。这些望远镜的视野约为满月的6倍,并配有约14亿像素的照相机。

之所以要如此强化观测设备,是因为NEO是很小很暗的天体,要在白天观测它几乎是不可能的。也就是说,从太阳方向飞来的NEO是无法被发现的。如果撞击地球的NEO是从太阳方向飞来的话,就会给我们完全意外的一击。为了避免这样的情况发生,我们必须在NEO进入地球公转轨道内侧(太阳一侧)之前就发现它。


(本文发表于《科学世界》2013年第4期)


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