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【科学故事会】近地小行星防御任务,你知道是什么吗
2024-06-0311

2023年,在第二十五届中国科协年会主论坛上,中国深空探测实验室主任兼首席科学家、中国工程院院士吴伟仁介绍了我国未来15年的深空探索计划,其中包括在未来10年内首次实施“近地小行星防御任务”。我们要防御的是什么?为什么要开展这项任务?接下来又要怎么做呢?我们一起来了解一下吧。



来自星星的威胁

从那些埋藏在地下的奇形怪状的巨大骨骼化石,我们认识到在数千万年前,地球曾经被一群巨大的类似蜥蜴的古老爬行动物——恐龙统治着。这些远古霸主的身影曾经遍布地球的每一个角落,可是就在6500万年前,它们突然就消失了。这就是赫赫有名的白垩纪生物大灭绝事件。

恐龙为什么会突然消失呢?这个问题引起了很多科学家的好奇。大陆漂移说、火山爆发说、地磁变化说……各种各样的假说层出不穷。其中,最被人们所接受的是1980年由诺贝尔物理学奖得主、美国物理学家阿尔瓦雷茨和他的儿子一起提出的“小行星撞击”学说。也就是说,在大约6500万年前,一颗巨大的小行星撞击了地球,掉落在了墨西哥的尤卡坦半岛上。这次撞击造成了一次空前的生态环境大灾难,气候条件的改变最终导致了白垩纪生物的大灭绝。

在历史的长河中,我们其实一直没有逃过来自宇宙的威胁。地球上已经确认的陨石坑有近两百个,每一个都是地球遭受“星星攻击”的证据。

而今,小行星撞击地球的事情仍时有发生。如在2013年,就有一颗直径15米的小行星划破天空,落到了俄罗斯车里雅宾斯克的切巴尔库尔湖。这一次“偷袭”,导致上千人受伤。



潜伏的敌人

 在宇宙当中,我们把地球这一类本身不发光、围着恒星运转的天体叫作行星。而我们刚才提到的小行星,是指太阳系内类似行星环绕太阳运动、但体积和质量比行星小得多的天体,绝大多数的小行星都集中在火星和木星轨道之间的小行星带。

小行星按照位置可以分为三种:在地球附近运行的近地小行星、在火星和木星之间分布的主带小行星和特洛伊小行星。


那么到底哪一类小行星对我们来说有威胁呢?

一颗小行星要成为地球的潜在威胁天体,要同时满足两个条件:第一,距离足够近,它的最小轨道交会距离小于0.05个天文单位,约750万公里;第二,体积足够大,直径大于140米。

从1932年科学家们发现第一颗有“潜在威胁”的近地小行星到现在,已经有2000多颗小行星被归入其中。当然,这2000多颗小行星并不一定会撞击地球。

我们都知道,在宇宙中,小质量的天体都绕着大质量的天体运动。小行星的体积很小,在太空中运动的轨迹很容易受到大天体的影响。本来对我们没有威胁的小行星,在受到影响后,可能和我们越来越近。而本来对我们有威胁的天体,也可能在受影响后,离我们越来越远。所以,这个数据是在不断动态发展的,我们并不能准确预测。

此外,人类对宇宙的探索是有限的,我们观察到的天体并不是全部,在幽暗的太空中的那些未知的角落里,或许还潜伏着很多“敌人”,还有像短周期彗星这样的“不速之客”。



地球保卫战

小行星撞击地球,已被联合国列为威胁人类生存的二十大灾难之首。当然,了解这样的“潜在威胁”,并不是想让我们风声鹤唳、草木皆兵,而是希望防患于未然。

相对来说,地球的位置还是非常优越的,它有“邻居”兼“守护星”——木星。木星的质量和体积都非常大,在整个太阳系中,约750万公里;第二,体积足够大,直径大于140米。

从1932年科学家们发现第一颗有“潜在威胁”的近地小行星到现在,已经有2000多颗小行星被归入其中。当然,这2000多颗小行星并不一定会撞击地球。

我们都知道,在宇宙中,小质量的天体都绕着大质量的天体运动。小行星的体积很小,在太空中运动的轨迹很容易受到大天体的影响。本来对我们没有威胁的小行星,在受到影响后,可能和我们越来越近。而本来对我们有威胁的天体,也可能在受影响后,离我们越来越远。所以,这个数据是在不断动态发展的,我们并不能准确预测。

此外,人类对宇宙的探索是有限的,我们观察到的天体并不是全部,在幽暗的太空中的那些未知的角落里,或许还潜伏着很多“敌人”,还有像短周期彗星这样的“不速之客”。

小行星按照位置可以分为三种:在地球附近运行的近地小行星、在火星和木星之间分布的主带小行星和特洛伊小行星。太阳质量排第一,它排第二。因此,木星有着超强的吸引力,足以改变那些距离较近的小行星和彗星的轨道,更直接地说,木星帮助地球拦截了大部分的“天外来客”。此外,地球本身也有保护自己的能力。每年,都会有数百万颗陨石闯入地球,这就是我们经常看到的流星了,但它们中的大部分都会在大气层中燃烧殆尽。

那么,在这场地球保卫战中,人类又能做些什么呢?

除了密切的观测,人类的地球防御行动其实早就开始了。

人类避免小行星撞击主要有十大措施

1.加强观测,提前预报,了解轨道情况

2.动力撞击偏转轨道

3.安装火箭改变轨道

4.太阳帆推动

5.引力牵引器

6.在小行星附近核爆炸

7.在小行星内部核爆炸

8.质量投射器

9.激光烧蚀

10.用太阳能使物质汽化产生推力

2005年,人们首次使用撞击器撞击彗星,这证明了动能撞击防御小行星的可行性。而后,美国和欧洲还联合开展了“小行星撞击偏转评估计划”,针对动能撞击防御技术进行了进一步轨道验证试验。2022年的DART 实验,是美国国家航空航天局首次尝试利用动能撞击验证小行星偏转技术,也是世界范围内的首次行星防御技术演示。

在我国首届深空探测(天都)国际会议开幕式暨主论坛上,中国深空探测实验室系统研究院院长陈琦介绍说,我国已提出了近地小行星防御的发展蓝图,并计划在2030年实现一次对小行星的动能撞击,2030—2035年间实现推离偏转,而到2045年前初步具备小行星轨道控制能力。

小行星防御计划将为保护地球和人类安全贡献中国力量。

来源:《科学故事会》2024年5月刊


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排版:沈 丹

编辑:闫进芳

审定:李红林

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