未来小行星撞击地球怎么办?别担心,科学家计划着好几套方案

未来小行星撞击地球怎么办?别担心,科学家计划着好几套方案

小行星撞击地球导致恐龙灭绝

根据科学家的推测,恐龙灭绝的主流观点是小行星撞击地球造成的。那么,有没有想过,如此恐怖的天灾,会再一次降临到我们人类身上吗?

要是未来的某一天,小行星再次光顾地球怎么办?别担心,科学家们正未雨绸缪计划着好几套对付的方案。

未来小行星撞击地球怎么办?别担心,科学家计划着好几套方案

小行星朝地球方向飞过来

方案大致以下三种:

第一种方案:向小行星发射一颗核弹,将小行星炸得粉碎。不过,这种方案存在风险,如果炸碎的小行星,出现轨道偏离的情况,那么根本无法预料爆炸的过程中,小行星解体后的大块碎石(陨石)可能继续飞向地球。

未来小行星撞击地球怎么办?别担心,科学家计划着好几套方案

朝小行星发射核弹

第二种方案:派一艘飞船靠近小行星,用足够长的绳子拴住它,然后用有效的动力长时间地拖曳着它往其他方向偏移,这个过程有可能持续好几年甚至十几年,直到它慢慢偏离轨道。当然,这种方案的成本非常高,以现在的科技水平操作起来的话,难度相当大。因此,目前不太可能实现。

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飞船用绳子拴住小行星

第三种方案:一种更简单粗暴的方法,直接朝着小行星的方向发射飞船,让它们相撞,从而改变小行星原来的轨道。不过,飞船的大小和质量跟小行星比起来简直是小巫见大巫,所以这种撞击力度对小行星的影响是微乎其微的。

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飞船撞击小行星

比如说,原来小行星以每秒几十千米的速度在太空中移动,当它被飞船撞击后的速度发生了改变,可能只减慢了每秒1毫米。但就是这么细微的速度改变,已经足以让它在经过漫长的飞行到达地球之前,角度出现了大幅度偏离原先轨道,可能最终跟地球擦肩而过,幸运地躲过被撞毁的浩劫。

美国DART计划

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美国DART计划

巧的是,在2019年,美国宇航局(NASA)就计划于2021年采用这种飞船撞击小行星的方案做试验,后来计划推迟到2022年初。此项目被命名为“双小行星重定向测试 ”(简称:DART)。

有一个物理量叫做动量转移效率,它是衡量物体之间的撞击效果。如果动量转移效率越高,说明效果越好,此项目的目的就在于此。提前运用试验的方法,对比实际撞击的结果跟理论模型的判断是否一致,这是为了在将来的某一刻,小行星真正朝地球撞击而来时,能够通过这些试验得出来的数据,做好充足的准备和积累宝贵的经验,生死存亡的紧要关头,才能做到临危不乱,排除存在的危险情况。

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美国DART计划

目前,不必担心的是,大部分小行星离地球比较遥远,即便距离最近的也要几十倍地月距离。再加上轨道的偏转角度很小,使用望远镜观察也很难看清楚距离,更不必说测量。

这个项目在第一次撞完之后,还要再发射一艘飞船靠近被撞的小行星,其目的是仔细观察小行星的情况。但是,产生的费用约10亿美元以上,这笔高额的资金,目前美国国会是难以批准的。

不过,这个难题并没有让科学家望而却步,因为这个项目的首席科学家程安迪(Andy Cheng,貌似美籍华裔)想到一个两全其美的办法。

这个办法就是寻找有携带卫星的小行星的“双星”系统结构,小的围绕着大的旋转,一大一小的两颗小行星,可以选择去撞击小的卫星。这样做的好处是,只发射一艘飞船就可以解决问题,费用会比原先少四分之三。

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美国DART计划

由于卫星围绕着比它更大的星体旋转,速度比较慢。当飞船撞到后,它的旋转周期会发生微小的变化,并且在地球上用望远镜就可以观测到这个改变。为此,能计算出前面提到的动量转移效率的值。

“双星”结构的小行星

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小行星、卫星,以及埃菲尔铁塔的尺寸和大小比较

NASA找到了一颗合适的“双星”系统结构的小行星,这颗小行星命名为“迪蒂莫斯”(Didymos),它的卫星叫“迪莫弗斯”(Dimorphos)。小行星“迪蒂莫斯”的直径大约780米,而卫星“迪莫弗斯”的直径大约160米,两星体间距1000米左右,卫星“迪莫弗斯”围绕小行星“迪蒂莫斯”的旋转速度很慢,比成年人步行还要慢,转一圈需要12个小时。

卫星“迪莫弗斯”的质量约为48亿千克,飞船的质量约为560多千克,飞船撞到卫星时,如同一只蚊子用力撞到一个肥胖的人身上。只不过,飞船的速度要比蚊子快得多,以每秒6500米的速度飞行。

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飞船

撞击发生后,卫星“迪莫弗斯”的旋转速度和旋转周期发生细微的变化,旋转速度的量级约为每秒1毫米,而选择周期的量级约为10分钟,这个时间的改变量是原来周期的百分之一。

小行星“迪蒂莫斯”距离地球最近的时候,两者之间的距离大约是地月距离的30倍,加上卫星质量和体型都很小,地球上是难以观察到它的存在。那么,科学家是如何得出它的旋转周期?

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小行星和它的卫星

测定卫星旋转周期的方法,跟发现太阳系外行星是一样的。主要是观察小行星表面的明暗程度,如果小行星只发出一部分光亮,就说明阴影部分被卫星挡住。如果整颗小行星呈现出明亮的情况,就说明卫星绕到它身后。明暗光线的交替变化,在地球上很容易观测出来。

最有难度的是瞄准,即将撞击时,这个过程是高难度的技术活,因为要不停地跟地球那边沟通,已达到调整反馈的目的。当撞到的前20秒,瞄准工作才完全做好。当撞到的前2秒,最后一张照片发回地球。

人类未来科技成为自救的希望

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小行星和地球

相信在不远的未来,我们人类能够实现对地球近距离的所有小行星进行更细致的观测,甚至是一一编号。一旦发现有小行星撞击地球的趋势,就能立刻提前做好有效的应对准备。也许,人类不会像恐龙一样任由天命,而是会吸取教训,改变地球上生物被灭绝的命运。

这是人类科技发展和理性思维的碰撞,是缓解和消除对未来灭顶之灾的恐惧,乃至对未知的遭遇的一种自我安慰。

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页面更新:2024-03-06

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