据媒体报道,美国国家航天局在2021年利用SpaceX猎鹰9号火箭发射升空的DART航天器,于当地时间9月26日成功撞击了距离地球1100万公里的小行星,这是人类首次行星防御试验,目的是为了改变小行星的运动轨道。
本次试验的航天器质量为550千克,撞击的小行星是一个名为“Didymos”双小行星系统的小卫星,但其质量仍然达到了50亿千克,用“以卵击石”一词形容并不过分。
但蚊子再小也是肉,毕竟航天器冲撞时的速度高达每秒6.6公里,按照DART任务协调负责人Nancy Chabot的说法,如果这颗小卫星的轨道时长在后续的观测中能被证明缩短了73秒,则视为任务成功,但理论上改变的时长可能会达到10分钟左右。
下面的动图展示了小卫星受撞击后轨道改变的情况
为何进行行星防御试验?地球防御迫在眉睫吗?
看到这,可能有些朋友感到不解了,你说这小行星才多大啊,“Didymos”双小行星系统的两颗小行星,最大的直径也没有超过一公里,再看咱们地球,平均半径就达到了6371公里,体型和质量是它们的多少倍,要是真有小行星撞地球,谁怕谁啊?
问题显然不是这么考虑的,毕竟只考虑质量体型而忽略速度,这是致命错误,毕竟动能公式告诉我们,能量是和速度的二次方成正比的,而我们知道那些运转的太阳系空间的小行星,要是真撞上地球了,它们的速度几乎都是按照第二宇宙速度保底程度飞过来的,也就至少是每秒11公里。
一个就近的例子,2013年,俄罗斯的车里雅宾斯克,一颗直径仅在15至20米之间的小行星(其质量为7000至1.2万吨),以每秒19公里的速度在地表上空爆炸,导致当地一千多人受伤,七千多建筑物报告有损坏。
事后专家估计此次爆炸释放的能量在45万吨TNT左右,这是什么概念?当年日本遭核爆的原子弹也不过几万吨TNT当量而已(当然了,原子弹有核污染,后续对人体健康的伤害是更可怕的)。
时间往前再推20年,1994年,一颗名为苏梅克-列维九号的彗星撞击木星,在距离木星表面4万公里时分裂成21块,其中最大一块的速度差不多是第二宇宙速度的五倍,冲击木星时爆发的能量高达6万亿吨TNT,最终在木星表面留下的痕迹比地球直径还要长(如果撞击对象换成地球,人类的结局细思极恐)
再推6500万年,当时一颗直径在十公里的小行星撞击了地球,没错就是那颗导致当时地球3/4物种全部灭绝的那颗(其中就包扣在地球上存活了1.6亿年的恐龙),而这颗小行星在地表留下的坑,目前位于墨西哥的尤卡坦半岛,直径有180公里(如下示意图)
根据估算,当年那颗小行星至少释放了90万亿吨TNT!(比刚才讲的木星那颗最大碎块还要猛)
如果再推N亿年以至于地球形成初期,小行星撞击地球就是一件稀松平常的事情啦,毕竟地球年龄和太阳系形成差不多一样长,早期自然是混乱无比,当然了,那时候肯定是没有什么庞大的生物圈能够形成的。
如果不谈久远的,那么再看这样一幅图吧
这是研究人员统计了1994至2013年间,在地球大气层中烧毁的小行星事件,密密麻麻的小点还挺多,虽然这些小行星终是没有机会接触地表或者海洋,但凡事就怕万一,何况人类目前对小行星的监测还并没有非常全面,就以近地小行星来讲,目前编号的有两万多颗,但实际数量根据估算,至少翻个倍。就像墨菲定律那样,如果有可能发生,那就终会发生。
长远来讲,人类如果真的想在地球安全发展下去,建立行星防御系统是一件必然也是必须的事情,因而从这个层面来讲,地球防御迫在眉睫,倒也并不是危言耸听。
如何防御小行星撞击?
居安思危,既然地球有遭遇小行星撞击的概率,那我们就要想办法应对啊,下面就简单介绍几种理论上比较切实的方案。
- ①炸!
估计大家想打的第一个办法也是这个,既然小行星要来,那就把它炸掉好了呀,拿什么炸呢?当然是核弹啊,这是人类最强武器。
不过核弹的使用时机和方式也是有讲究的:
首先动用核弹攻击小行星,一般都是应对那些短预警时间的小行星,夸张点来讲,比如还有一两个星期,小行星就要撞到地球了,这时候只有核弹出场,才有一战的可能性。
其次核弹是送入小行星内部引爆还是表面引爆呢?
内部引爆是为了将小行星炸碎,减轻危害,而表面引爆则是以改变运行轨道为主,使其偏离地球。
- ②牵!
相比于核弹的粗暴,这个牵牛鼻子就比较温和了,但要求却更高了,它是用数枚火箭扎根小行星,然后喷火,改变小行星的运动轨道,就像是牵着小行星的牛鼻子走一样。
与之前的核弹手段类似,这个方案同样要讲究时机和方式,一般来讲说,一些预警期长达数十年的具有明确威胁性的小行星,并且小行星的质量也不是特别大的,可以用这个办法(毕竟人类现阶段的科学水平,还没有能力搞出科幻电影里的那些发动机)
- ③撞!
如果对于这些长预警期的小行星,没有耐心去慢慢用火箭牵引,那就是撞吧!就像这次美国人做的那样。
说到这,讲个冷知识,如果非要计较首次撞击小行星的时间,其实早在2005年就发生了,当时NASA用一颗名为“深度撞击号”彗星探测器的撞击器撞击了坦普尔1号彗星。
不过此举的原本目的是为了了解彗星内部成分,而不是为了改变彗星轨道,毕竟这颗彗星距离地球太远了(有1.5亿公里,相比之下,这次撞击的小行星距离地球才1100万公里,有利于科学家后续监测)
我国或3年后进行类似试验
事关全人类的安危,作为航天强国,我国自然也有参与的必要,因此在今年4月份的时候,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年实施一次对某一颗有威胁的小行星,既进行抵近观测,又实施就近撞击,就改变它轨道进行技术实验, 这样为我们未来人类真正应对小行星地外天体对地球家园的威胁,真正作出我们中国新的贡献。
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