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万一小行星又来撞地球怎么办

@科普君XueShu雪树

众所周知,恐龙是被小行星撞击地球所毁灭的。
这样恐怖的事情还会不会再发生一次?说不准。
万一小行星又来撞地球怎么办?
别怕,地球上的科学家们正未雨绸缪。

有这么几个先想到的办法。
一个办法是,发射一颗核弹到小行星,把小行星炸碎炸飞。
但是这有个危险,就是炸碎了的小行星,轨道不可控,你不知道其中会不会有一大块仍然撞到地球上。

另一个办法是,发射一艘飞船,用绳子绑到小行星上,用发动机拖曳着它几年甚至十几年,慢慢偏离轨道。

这个成本非常高,目前不太现实。

还有一种更简单粗暴的方法,发射飞船,一头撞到小行星上。由于飞船的质量相对于小行星微不足道,所以这种撞击对小行星的影响是极其微小的。譬如说,原来小行星以几十千米每秒的速度横穿太空,被撞击后速度的改变量可能只有1毫米每秒。但就是这么一点点速度改变,足以让它,在经过漫长的飞行到达地球之后,多偏转几个地球的身位,让地球擦肩而过,躲过被撞的浩劫。

美国宇航局NASA明年就要采用这种方法发射飞船做实验。项目名为DART。

要衡量撞击的效果,最关键的是要测定一个物理量:动量转移效率。这个效率越高,说明越管用。这也是这个项目最主要的目标。通过对比理论模型的预测与实际撞击的结果,为应对未来真正的小行星灾难积累宝贵的数据和经验。

现在的小行星一般距离地球很远,最近时也得几十个地月距离,轨道偏转又如此之小,地球上的望远镜很难观察和测量。须得在撞完之后再发一艘飞船到小行星上近距离详细观测被撞后的小行星。这样一来得耗费十亿美元,国会很难批准。

项目的首席科学家程安迪(Andy Cheng,貌似是华裔)灵机一动,想到了一个绝妙的办法。

找一个双小行星系统,一大一小,小的绕着大的转,去撞小的那个,也就是卫星。

这样有什么好处呢?可以少发射一艘飞船,费用降低到原来的四分之一。

因为卫星本来绕着更大的小行星旋转,速度本就很慢,飞船撞击后,稍微改变了它的绕转周期。这个周期的变化是可以从地球上用望远镜观测到的。以此为基础,就能估算出前面提到的至关重要的动量转移效率。

最终NASA锁定的双小行星系统,大的叫迪蒂莫斯,小的卫星名叫迪莫弗斯。迪蒂莫斯质量约为这颗卫星,据估计直径约160米,围绕着直径约780米的小行星旋转,两者距离约为一千米,旋转的速度比人步行的速度还要慢,约12个小时转一圈。
撞击飞船的质量为560多千克,撞在质量为48亿千克卫星上,大约相当于一只蚊子猛撞到一个大胖子身上。只是速度比蚊子快得多,六千五百米每秒。
被撞击后,卫星的速度改变量,估计在1毫米每秒的量级,绕转周期改变量理论估计为10分钟,约为原来周期的百分之一。

此小行星距离地球最近的时候都有30个地月距离。卫星质量和个头又小,其实在地球上很难观察到。那科学家是怎么测定它的绕转周期的?
跟科学家发现太阳系外行星的办法是一样的:当卫星绕到小行星前面时,就挡住了后面主小行星的一部分光;当绕到后面时,主小行星看起来就更明亮了。这种周期性的光线明暗变化非常容易在地球上观测到。

撞击时的瞄准是个高难度的技术活。需要不停地调整反馈,跟地球沟通,直到撞击前20秒才完全瞄准,撞击前2秒钟向地球发回最后一张照片。
在撞击前的两天主飞船还会释放一枚意大利宇航局制造的小卫星LICIACube。它的主要任务是从远处拍摄下撞击瞬间的火焰。

美国和欧洲的太空合作一直挺紧密。美国的飞船2022年发射的话,2023年能撞完。欧洲宇航局打算在2026年再专门发射一艘飞船,它集中了欧洲各个工业强国的精锐力量,要专门去近距离仔细地观察和测量这颗被撞的小行星。先绕着小行星转几个月,收集更加详实准确的数据,更加准确地测定动量转移效率等物理量。甚至可能降落到小行星表面,近距离观测撞击坑和飞船的遗骸。这当然也很值得期待。

不远的将来,人类应该能够实现对近地的所有小行星进行编号和紧密观测。一旦发现有灭绝人类的危险来临,人类就能尽早采取准确的应对措施,改变小行星的轨迹。生物大灭绝的类似危险,就可以尽最大可能消除了。

这是科学、技术和理性,缓解人类对未来忧虑的一点点安慰。

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