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面对小行星,大家要被动防御还是主动出击?

2021-11-19 10:29科技 人已围观

简介一种新的办法可以减弱小行星与彗星撞击带来的破坏,或者确保具备威胁的物体在刚开始就不会撞击地球。...

一种新的办法可以减弱小行星与彗星撞击带来的破坏,或者确保具备威胁的物体在刚开始就不会撞击地球。

展示和测试

尽管这一系统可以借助现有些科技和发射系统,它的研发仍然需要很多的资金投入。容易说来就是这一项花钱的工程。但即使这样,资金投入这一系统也是十分划算的,毕竟假如不可回避小行星撞击,世界将遭受没办法估量的损失。

除此以外,该系统还可以让大家更灵活地处置目前与将来可预测的撞击威胁。就像控制疫情需要进行大规模的疫苗接种活动一样,PI办法针对的对象也包括那些不会立马构成威胁,但在渠道地球的时候具备肯定风险的小行星。虽然这一办法好像有的争议,但其实它与大家日常进行风险管控的办法相差无几。大家可以在阿波菲斯、贝努等小行星挨近地球的时候就消除风险,而不需要等到紧急事件真的完全爆发的时候。大家有这个能力做到,而至于大家到底是不是采取行动不再仅仅取决于技术,而是取决于政策、合作与共识。在这一范围的国际合作可以惠及整个地球,就像目前全球一同应付气候危机与疫情一样,大家也应该一同解决小行星撞击危机。

借用不比洲际弹道导弹拦截弹大多少的小型火箭,大家可以消除类似车里雅宾斯克撞击的威胁。而对于阿波菲斯或贝努小行星大小的威胁,大家则需要用到NASA马上建成的太空发射系统、太空探索技术企业的星舰火箭,或者携带用于在月球上空进行迅速运输的高速火箭上级的更小型飞行器。为了增加成功的概率,大家可以用多个拦截弹。将来的行星防御系统可能会在地球周围、月球表面或者月球附近部署随时待命的迅速应付装置。如此行星防御系统就和目前的国家导弹防御系统一样了。

PI办法有一套我们的测试逻辑,从地面上小行星实物模型测试,到太空中合成目的测试,再到对小型、威胁较小的小行星进行测试。除此以外,还有在打击目的之前进行的确认目的的操练。

然而,大家只能减少可预测的风险。NASA与其他航天局十分善于探寻并追踪构成巨大威胁的小行星,但现在都仅限于那些比阿波菲斯大的小行星。还有很多威胁较小的小行星没办法测试到,就像2013年在车里雅宾斯克上空爆炸的小行星一样。假如没独立研发的适合的“早期警示系统”,PI和其他行星防御办法的成效就会大优惠扣。PI办法只不过解决这一紧急问题的一环,为了保护地球,大家应该睁大双眼,望向太空。

本文转自《环球科学》

原文链接:

https://www.scientificamerican.com/article/planetary-defense-is-good-but-is-planetary-offense-better/

撰文|Philih3 Lubin, Alexander Cohen

最后的防线

大家现在的行星防御手段可以概要为,积极地相信坏事都不会在最近发生,期待它发生的时候大家已经能找到对策了。大家目前主要依靠“态势感知”来确定威胁。这一办法是必需的,但还不足以保护地球不受小行星撞击的伤害。而下一标准步骤——偏转潜在威胁物预防其撞击地球,也有着它我们的问题。最主要的问题是成功改变物体的运行轨道需要提早几年进行干涉。根据这一模式,等到科学家们发现小行星马上撞上地球的时侯,大家的防御机制已经对它无可奈何了。

好在大家还有另一种办法可以显著提升地球的自卫能力。

这一办法的基本原理十分容易。想象一下,你正在玩一个危险的运气游戏,需要在两扇门间做出选择。打开第一扇门会有一架500千克的钢琴从1千米的高空落下来,而打开第二扇门会有500千克的泡沫球从相同的高度落下。你会如何选择?假如你是个漫画人物,你可能会选第一扇门,但一位科普文章的读者则会选择第二扇门。为何呢?两者都有着相同的水平、相同的势能,但直觉告诉大家很多的泡沫球并不会导致和钢琴同等的伤害。将水平分散到各个小块可以确保每个小块携带的能量要小得多,同时也可以让大方更有效地减少每个小块的降落速度。这就是研究职员所提出的行星防御办法的一个形象类比,他们称这一办法为“PI”,意思是“粉碎它”。

这一办法的本质是将所有具备威胁性的小行星击碎成直径小于10米的碎块。这一办法得以达成是由于小行星的引力较小,因此较为容易解体、分散。依赖目前的发射系统和有关技术,除去直径大于1千米的小行星,所有些小行星都可以被从地球与太空发射的非核拦截弹击碎。而对于更大的威胁,大家可以用相同的系统发射小型核穿甲弹。

一旦小行星被击碎,地球大方就可以有效地将撞击物所携带的能量转化为热能、声能与光能,就像防弹背心吸收铅弹的能量一样。研究职员剖析发现,这一办法可以显著减少逼近地球小行星的威胁。有了这一系统,2013年2月在俄罗斯车里雅宾斯克上空解体的宽20米的小行星完全可以在撞击发生前100秒被拦截下来,而通古斯撞击中的宽50米的小行星则需要在撞击发生前大约5小时进行拦截。阿波菲斯大小的小行星需要在其撞击地球前10天进行干涉,而贝努大小的小行星则需要提前20天。相比于偏转轨道所需要的时间,对小行星进行拦截所需要的时间已经是很短的了。假如拦截弹足够强大,这一时间还可以再缩短。

当然,聪明的诸位可能已经意识到,这并非故事的全部。之首要条件到的车里雅宾斯克和通古斯撞击事件中,小行星都是在空中爆炸,而周围的建筑和自然环境都遭到了巨大的破坏。这一破坏主如果由小行星在大方中解体时释放出的爆炸声波导致的。

PI办法并不可以阻止小行星在空中爆炸,但假如可以在小行星进入大方前将其粉碎,那样产生的小碎块就会被分散到更大的地区,每个碎块产生的爆炸波会弱得多,到达地表的时间也会错开。然而,就像穿着防弹背心仍然会感到疼痛、出现淤青一样,小行星的碎块在空中爆炸产生的冲击声波、闪光和热量依旧会对地面导致肯定的伤害。但相比之下,这种伤害已经轻微得多了。在类似车里雅宾斯克撞击的事件中,大家只能听到一连串的爆炸声,看到一连串的闪光,就像看一场声光秀一样,过后发现几扇被震碎的玻璃,而不是发现这场灾难让这个城市、这个区域甚至这个国家沦为废墟。

审校|殷姝雅 王昱

2029年4月13日,宽370米的阿波菲斯小行星预计将经过地球,届时它与地球的距离甚至大概会小于地球同步卫星与地球的距离,而大家距那一天的到来仅有不到8年的时间。尽管时间好像很紧迫,幸运的是阿波菲斯至少在这一次并不会撞击地球。2029年的阿波菲斯的运行轨道刚好擦过地球,就像是一颗子弹擦过头发一样,唯一不一样的是这颗“子弹”可以产生的冲击能量等于全世界所有核武器的能量之和。

如此危险的会合发生频率却极高。在2054年9月30日与2060年9月23日,体积更大、携带更多能量、宽500米的贝努小行星预计将近距离掠过地球。NASA的OSIRIS-Rex太空飞船在近期才刚前往过贝努小行星。

小行星贝努和阿波菲斯都还没大到可以对人类的存活导致威胁。假如它们撞击地球,城市和环境都会遭到破坏,但这场灾难还不至于像6600万年前地球被宽1万米的小行星撞击使恐龙灭绝那样使人类走向灭绝。然而,这部分小行星确实让人十分担心,由于将来越遥远,大家就越难确定某一个小行星会不会致使灾难性的撞击事件。小行星贝努和阿波菲斯都构成了所谓的“引力锁眼”威胁,它们大概穿过地球附近某一狭小的特殊地区,在这一地区中,地球的引力会改变小行星的运行轨道使其撞向地球。简而言之,这部分小行星具备的威胁是长期且模糊的,大家比较容易被它的潜伏性所欺骗,错误地以为这部分实质的风险其实是遥远的。

大家并不是只能向这让人焦虑的近况妥协,大家应该考虑拟定B计划。

翻译|先雨

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