粉碎小行星的巧妙系统，可能是地球在灾难中唯一的机会

凝视夜空可以唤起人们对人类在宇宙中的位置的好奇。但这还不是它能唤起的全部。

如果你对小行星撞击有足够的了解，比如导致恐龙灭绝的那次撞击，那么即使是一颗转瞬即逝的陨石也能将你愉悦的好奇心推到一边。如果真的会来呢？

幸运的是，行星防御是一些科学家和工程师最关心的问题。其中一位科学家是加州大学圣巴巴拉分校的菲利普·鲁宾（Philip Lubin）教授。

鲁宾正在发展他的想法，叫做“PI - 人类终端防御”。PI的意思是“粉碎它”，鲁宾认为，将一个来袭的撞击物粉碎成小块，是我们在短时间内保护人类免受小行星袭击的最好办法。

上图：“粉碎它”的工作场景。

鲁宾在2021年的行星防御会议上提出了PI行星防御的想法。他的想法现在是NASA创新先进概念（NIAC）计划的第一阶段获得者。NIAC旨在促进和支持有远见的想法，可以改变未来的NASA任务。

NASA运营着行星防御协调办公室（PDCO），鲁宾的行星防御理念符合该办公室的要求。

小行星撞击地球的威胁是真实的。一颗巨大的小行星，就像灭绝恐龙的小行星一样，也会毁灭我们的文明。我们曾面临过更小的威胁，比如通古斯大爆炸和车里雅宾斯克陨石，但我们能指望运气来避免毁灭性的影响吗？那是绝对不明智的。

2021年，菲利普·鲁宾表示：“到目前为止，人类没有像我们之前的房客那样遭遇大规模灾难，但从长远来看，指望‘幸运’是一个糟糕的策略。”

美国宇航局正忙于寻找和分类那些对地球构成威胁的小行星。但这只是第一步。我们必须找到保护地球免受灾难性影响的方法。

关于减缓小行星撞击的许多想法，都集中在较长的前置时间上。如果我们能提前几个月或几年知道一颗小行星何时会撞击地球，我们就可以发射一个动能撞击器来改变小行星的方向。只要有足够的时间，即使是一个小型动能撞击器也能让一颗大型小行星偏离我们的轨道。

上图：小(上)小行星和大(下)小行星截获的碎片云。

但是，如果时间很短怎么办？如果我们发现得太晚了怎么办？如果我们发射了一个动能撞击器，但没有击中或失败了呢？这就是鲁宾的 PI 理念发挥作用的地方。

PI 的主要想法是将小行星粉碎成更小的碎片，然后在地球大气层中燃烧掉。

菲利普·鲁宾在2022年2月18日为NIAC撰写的一篇文章中写道：

“在短期拦截的情况下，直径最大约10米（约33英尺）的小行星碎片使地球大气层成为一个‘束流垃圾场’，碎片要么在大气层中燃烧，要么在空气中爆炸，主要的能量通道进入时空不相关的冲击波。”

PI 的想法是设计一种冲击器，不仅具有动能，而且具有爆炸性。撞击装置将装有穿透棒，以穿透小行星。炸药会填满一些穿透棒，由此产生的爆炸会将小行星粉碎成更小的块，希望直径在15米或更小。

这些碎片会形成一团碎片。根据小行星的大小、爆炸装置的大小以及爆炸时与地球的距离，一些碎片可能会撞击地球。但大部分会因为与地球大气层的摩擦而被摧毁。

鲁宾解释说：“这种方法的有效性取决于拦截小行星的时间和大小，但可以有效防御直径达数百米的小行星，实际上可以消除这些威胁造成的大规模毁灭的威胁。”

据鲁宾说，PI 系统可能在地球轨道上，甚至在月球基地上。

菲利普·鲁宾表示：“与其他减少威胁的场景相比，这种方法代表了一种极具成本效益、可测试和可部署的方法，具有合理的开发和测试路线图。将系统预先部署到轨道或月球基地，允许其在不到一天的时间内做出快速反应。”

这种方法的最大优点是，它允许在短预警时间和目标距离减少到无法实现轨道偏转的情况下进行终端防御。即使在距离月球很近的地方拦截，在撞击前几个小时的拦截，也是可行的。

月球有一些固有的优势。首先，它没有大气层，因此作为观察近地小行星环境的基地，它将允许对即将到来的小行星进行“远程光学/近红外激光雷达探测”。月球的逃逸速度也比地球低，这使得发射变得更容易、更便宜。

随着时间的推移，从地球发射大型爆炸撞击器也变得越来越可行。重型运载火箭，如SpaceX的猎鹰重型运载火箭，美国宇航局的太空发射系统等，预示着强大火箭技术的新时代。

鲁宾说，PI 系统只需要在撞击窗口前5个小时，就能摧毁通古斯事件中物体大小的小行星。该物体的直径可能约为50米，爆炸威力约为1000兆吨。它摧毁了西伯利亚偏远地区的数百万棵树。如果一个这么大的物体在我们的城市爆炸，那将是毁灭性的。

而车里雅宾斯克流星的直径只有20米左右，也将建筑物的窗户炸飞并造成人员伤亡。

该系统也适用于阿波菲斯这样的大型小行星。阿波菲斯将在2029年经过地球附近，但不会撞击地球。然而，如果它在2029年飞越地球时穿过所谓的“引力钥匙孔”，它可能会受到足够的推力，在随后的飞越地球时撞上地球。

阿波菲斯的直径约为370米，其当量约为40亿吨。鲁宾说，他的 PI 系统可以在撞击拦截前10天成功摧毁阿波菲斯大小的小行星。

让我们拭目以待，看看鲁宾的“粉碎它”小行星防御构想会有多大的发展。美国国家航空航天局于2021年11月启动了双小行星重定向测试任务。DART正在前往双小行星系统Didymos和它较小的同伴Dimorphos。

实际上，Didymos并不是朝着地球而来的。DART纯粹是一个测试任务，撞击Dimorphos将导致双小行星系统轨道的轻微改变。美国宇航局将在撞击后监测该系统，以确定任务是否成功。

但我们没有理由不能同时开发多个小行星减缓系统。这可能是最谨慎的前进道路。

随着我们越来越善于发现所有威胁地球的小行星，我们将为提前拦截小行星做好更多准备。但没有一种系统是万无一失的。

对于人类来说，明智的做法是开发另一个能够快速发射，并在短时间内被使用的系统。然后我们可以抬头看看天空，放松一下。

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