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行星防御演习有哪些现实价值?
送交者: 雪狼99[☆★★★声望勋衔15★★★☆] 于 2022-09-27 12:30 已读 1985 次  

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人类主动深入太空找到小行星,并对它们进行探测、采样或者撞击测试,这本身就是人类航天能力的一种标志。


▲DART航天器撞击小行星示意图。 图/IC photo

北京时间9月27日早上7时14分,由美国宇航局(NASA)发射的DART航天器,成功撞击距地1100万千米的一颗小行星,迫使它轻微地改变了原有轨道。

这样以往在科幻片里才能看到的场景,如今已在现实上演。此次行星防御演习有什么值得关注的地方,又有什么价值?这些问题成为公众关注的焦点。

对地球安全具有潜在威胁

此次美国宇航局这项测试之所以受到广泛关注,主要因为这是人类第一次尝试改变小行星的轨道,从而为天文学家们的种种设想提供实验依据。

这项实验名为双小行星重定向测试(Double Asteroid Redirection Test,DART),这个缩写词也是“飞镖”的意思。DART卫星质量大约为570千克,它飞到了距离地球在1100万千米之外,以每秒6.2千米的速度迎面撞击孪小星(Dimorphos,直径约160米,质量估计在50亿千克)。

顾名思义,还有一颗孪大星(Didymos,直径约780米),它们组成双行星系统,两者中心点相距1.18千米,以11小时55分钟的周期相互绕转。

天文学家经过观察发现,这对小行星运行时,偶尔会相对靠近我们的地球。远地点时,它们稍微超出火星轨道之外,所以被归类为阿莫尔族小行星,即在地球轨道之外的近地小行星,也是对地球安全具有潜在威胁的小行星。

此次目标是撞击孪小星,根据牛顿运动定律,撞击将会让孪小星速度被降低0.7毫米/秒,它们相互绕转的周期缩短几分钟。而这个改变量,足以被地球上的望远镜观察和测量,又不至于对其公转速度和轨道有较大改变,从而不增加对地球安全的威胁。

后续几周内,地面观测将尝试证实这一点。

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▲2021年10月4日,技术人员准备将美国宇航局DART航天器从集装箱转移到加利福尼亚州某空间运营设施内的工作台上。图/NASA官网

小行星撞击带来的毁灭与生机

人类对小行星的探测,才刚刚开始;而人类跟小行星的恩怨,却早已发生。

毁灭地球的方式有多少种?其实,我们的头顶经常会有小行星飞过,有的甚至低于月球轨道。

除了火星与木星之间包含百万颗小行星的主带,还有少量小行星分布在太阳系各处。如果它们的轨道能够延伸到地球轨道附近(距太阳0.983~1.3倍天文单位之间,日地平均距离是1天文单位),那么它就是近地小天体,有机会接近地球;如果它的轨道平面还跟地球轨道有交叉,就可能会撞上地球,从而升级为具有潜在威胁的小天体,甚至被冠上了令人惊悚的名号“末日小行星”。

当前各天文台已经记录在案的近地小天体有29000颗,对地球有威胁的有2270颗(直径在140米以上)。对于这类小行星,天文学家和各国军方都予以密切注视,分析它们未来的轨道演化,尤其是与地球相撞的概率。

当然,我们不会“坐以待毙”,不得已时还要主动出击。

自从1801年1月1日,人类发现第一颗小行星谷神星以来,尤其是得益于在地球上发现的各类陨石信息,天文学家和地质学家们已经把小行星的前世今生基本弄清楚了。

天文学家钟爱它们,因为小行星是太阳系演化过程中遗留下来的,保留了太阳系早期历史的宝贵信息。人类的未来也可能要仰仗它们,因为小行星上蕴藏着大量的资源。事实上,我们地球上的水、金属矿藏等很多资源,本身就是在地球演化后期,撞击到地球上的小行星们带来的。

当然,“末日小行星”对地球人类未来的威胁,是必须首先考虑的。

地球上至今仍然保存着不少巨型陨石坑,它们都曾经在地球上掀起过灾难。了解恐龙的人们都知道,在6600万年前,一颗直径约10千米的小行星撞击到墨西哥的尤卡坦半岛,漫天的尘埃导致地球气温降低,包括恐龙在内的动植物普遍灭绝。


▲NASA发布撞击成功的消息。截图来自NASA社交媒体官方账号

探索是为了避免更大的危险

人类显然不能再重蹈恐龙的覆辙。

其实,危险不是没有。2013年2月15日,一颗直径20米的小行星在俄罗斯车里雅宾斯克州上空近30千米处爆炸,威力大约为45万吨TNT炸药,造成1600人受伤。更恐怖的是,我们归类的“末日小行星”都是直径比较大的,而这颗小行星太小了,以至于天文学家压根没发现它的存在。

所以,对天文学家和各国军方来说,还有很多工作要做,很多天文台本身也承担着监测和发现近地小行星的任务。

对于已经发现的“末日小行星”,万一它们的轨迹直冲地球而来怎么办?科学家们也设想了许多应对手段,比如给小行星提前安装推进器,或者太阳反射镜,逐渐改变它们的轨道;还可以更猛烈一些,使用卫星撞击甚至核弹爆炸的方式。

在刘慈欣的小说《流浪地球》里,人类“ 驾驶”地球经过小行星带,动用了最猛烈的武器“反物质弹”来清除挡路的小行星。

2012年,我国的嫦娥二号卫星在完成探测月球的任务之后,飞越进入深空,在距离地球约700万千米的地方,近距离造访了4179号图塔蒂斯小行星(意思是“战神”),完成了25分钟的拍摄,并把数据传输回来,从而令中国跻身原本只有美欧日的小行星深空探测的行列。

人类主动深入太空找到小行星,并对它们进行探测、采样或者撞击测试,这本身就是人类航天能力的一种标志。

在此次撞击测试中,NASA还提前释放了一颗微型卫星,更精细地观测DART撞击产生的痕迹,寻找有价值的科学信息。

面对宇宙中不可知的危险,人类所做的探索和大胆尝试,都是为了尽力避免意外和悲剧再次上演。


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