地球的首次“防撞击演习”，等待结果中

距离完成行星防御系统建设这个大工程，道阻且长，人类仍需努力。

文 | 杨维格

据美国有线电视新闻网消息，执行美国国家航空航天局“双小行星重定向测试”任务的宇宙飞船于美国东部时间9月26日晚成功撞击了一颗名为“迪莫弗斯”（Dimorphos）的小行星。

NASA直播画面截图。

目前，被撞击后小行星的轨道是否发生了变化，还需要天文学家进一步通过望远镜来测量确定。但作为历史上首次行星防御演习，此次任务的结果必然会为科学家们提供制定行星防御计划的关键数据。

航行10个月撞上孪小星

成功撞上小行星的DART航天器，其实已经在宇宙中航行了10个月。2021年11月，DART航天器在加州范登堡空军基地随猎鹰9号火箭发射升空。按照NASA的计划，DART航天器会被发射到一个相互绕轨道运行双星小行星系统附近。该系统由一大一小两个小行星组成。较大的小行星名为“Didymos”，直径约2775米，较小的小行星“Dimorphos”，直径约为165米（暂且称它们为“孪大星”和“孪小星”）。

DART航天器携带了光学导航相机。图源NASA

DART的任务就是用自己19米的身躯，以6.6公里/秒的速度故意撞向孪小星，让它的轨道速度改变0.1%。距离地球1100万公里外的孪小星对地球并没有威胁，NASA主要是通过撞击来测试太空防御方法，以确定撞击小行星是否会改变其轨道速度。

DART此次携带的唯一仪器是光学导航相机DRACO。DRACO将捕获孪大星和孪小星的图像，同时还将支持航天器的自主导航系统SMART Nav引导DART进行撞击。DART项目科学家汤姆·斯塔特勒（Tom Statler）说：“由于我们从来没有近距离观察过孪小星，所以它长什么样、什么形状我们一无所知。这也是撞击小行星任务中的难点之一。”

组装中的DART航天器。图源NASA

在2021年的DART航天器发射新闻发布会上，斯塔特勒说：“地球绕着太阳运行，小行星也绕着太阳运行，大多数小行星对地球没有危险，因为它们离地球的轨道很远。唯一有潜在危险的小行星是那些绕太阳运行的轨道与地球轨道相交的小行星。”行星防御测试任务将为地球上的天文学家提供洞察，以确定撞击小行星的技术是否能有效地保护我们的星球和所有的生命。

行星撞地球并不遥远

行星对地球的威胁有多远？2019年7月25日上午9点22分，对于很多人来说只是个普通的工作日。但当时，一颗被命名为“2019 OK”的小行星正以24.5 km / s（相对于地球）的速度朝地球直奔而来。好在这颗直径在57~130米之间的小行星，最终以0.00048个天文单位的距离擦过地球。“2019 OK”小行星离地球的最近距离只有71806 km。墨尔本的观测天文学家迈克尔·布朗（ Michael Brown）表示，这颗小行星不是科学家们长期追踪的小行星，是突然“从天而降”。

“2019 OK”属于阿波罗小行星群（Apollo asteroids），是2019年经过地球的小行星之中，最大的一颗。NASA确认，它的个头超过90%的小行星。“如果它不慎落到地球上，威力将是广岛原子弹的30倍。

在此之前，世界各地都曾发生过行星撞击事件。

1976年3月8日15时1分50秒左右，一颗陨石在吉林市上空发生了一次主爆裂，碎片散布在吉林市、永吉县及蛟河市近郊附近500平方公里的范围内，这是当时世界上目击到的最大石陨石雨。当时共收集到陨石标本138块，碎块3000余块，总重2616kg。其中最大的一块陨石“吉林1号”陨石重达1770 kg，冲击地面造成蘑菇云状烟尘，并且击穿冻土层，形成一个6.5m深、直径2m的坑。

车里雅宾斯克的小行星撞击事件。图源：海外网

2013年2月15日，发生在俄罗斯车里雅宾斯克的小行星撞击事件则更让人胆战心惊。一颗小行星穿越大气层时摩擦燃烧后，在车里雅宾斯克上空发生爆炸，爆炸引发的冲击波瞬间到达地面，许多建筑物的玻璃被震碎。俄罗斯方面表示，事件造成1500多人受伤，约10亿卢布（约合人民币1.08亿元）的经济损失。目击者称，“这种光似乎只能在世界末日出现”。而这颗引发灾难的小行星直径才20米。

一般来说，距离地球轨道4500万公里以内的小行星被称为近地小行星（NEAs）。再近一点，距离地球750万公里（0.05个天文单位）、直径大于140米的小行星，则被认为是会对地球造成重大损害的潜在危险小行星（PHA）。

截至2021年，经望远镜发现的近地小行星有近28000颗，这个数据以每年3000颗的速度还在不断增长。而单单是2021年观测到的近地小行星的飞掠事件就已经发生了1074次，甚至还有21颗小行星飞进了大气层。建立行星防御系统，对生活在地球上的人类来说，必要且紧急。

截至2021年发现的潜在威胁小行星轨迹图。图源：NASA

行星防御是个大工程

建设行星防御系统，世界各国早就有行动。在NASA这次实验之前，人类已经有过两次成功撞击小行星和彗星的经验了。一次是2005年，美国深度撞击号探测器（Deep Impact）释放撞击器撞了坦普尔1号彗星的彗核；另一次是2019年，日本“隼鸟2号”探测器（Hayabusa2）释放撞击器在小行星“龙宫”上撞出了一个坑。

2021年10月，第一届全国行星防御大会在广西桂林召开，我国月球和深空探测工程总设计师吴伟仁院士担任大会主席。这个和《三体》里行星防御理事会拥有同款英文名（Planetary Defense Conference）的大会，让众多网友大呼科幻变成现实。

会议现场。图源：中国航天

大会讨论内容就是如何防御小行星的撞击。想要防止小行星的撞击，第一步就是发现它们。根据NASA的估计，目前人类只发现了20%~30%的潜在威胁小行星，因此必须加强监测能力。2013年，联合国大会批准创建“国际小行星预警组织”。这个组织由全球各地的科学家、天文台和空间机构组成，共享有关新发现小行星以及它们有多大可能撞击地球的信息。加入组织的科学家、天文台和空间机构需要对有可能撞击地球的近地小行星进行位置、轨道运动和特征的连续观测，确定更精确的可能撞击位置和影响。

新闻截图。

发现潜在威胁的小行星后，如何解决？全球学者们提出过各种方案，可谓脑洞大开。除了NASA此次选择用航天器撞击行星，影响和改变小行星的运行方向和轨道的方法外，有学者提议可对小行星进行热量推进。把小行星的一面涂黑吸收更多的热量，或者用太阳帆聚集阳光，将小行星一面加热，并依靠热能改变运动轨迹。

有学者觉得可以完成重力牵引。由于小行星们在太阳系中以10万公里每秒的速度飞驰，所以只需要很小的推力就可改变它的轨道。科学家想发射一个巨大的航天器靠近小行星，对其产生引力。还有学者提出直接用核弹爆破。但受到爆破的小行星很可能发生分裂，其中一个或多个小块仍有可能撞击地球。撞击点分散在地球的不同区域，甚至可能导致更大的灾难。

这些方法各有各的难点，想要真正实施需要更多实践和努力。如今DART航天器成功撞击小行星，确实很有意义。但距离完成行星防御系统建设这个大工程，道阻且长，人类仍需努力。

参考资料：NASA、广东科普、我们的天空