針對(duì)不同的小行星,防范的方法也各不相同。比如可采取脈沖式的方式直接進(jìn)行撞擊、爆破,或者利用引力拖船、太陽(yáng)帆、光壓作用等漸進(jìn)式的方法,慢慢地改變小行星軌道。
3月22日,一顆迪拜塔兩倍大小的小行星2001 FO32與地球進(jìn)行了近距離“會(huì)晤”——有驚無(wú)險(xiǎn)的安全飛掠地球,盡管小行星撞擊地球的概率很小,但一旦撞上后果卻不堪設(shè)想。
1994年“蘇梅克—列維9號(hào)”彗星就曾與太陽(yáng)系中最大的行星——木星相撞。在連續(xù)5天多的時(shí)間里,20多塊彗星碎片撞向木星,這相當(dāng)于5天多時(shí)間里,木星上空爆炸了20億顆原子彈,毀滅性可想而知。
有了前車之鑒,我們的科學(xué)家已經(jīng)對(duì)近地小行星展開嚴(yán)密監(jiān)測(cè)。而此次與地球“擦身而過(guò)”的小行星也為天文學(xué)家提供了寶貴的觀測(cè)機(jī)會(huì),使他們能夠近距離觀察一個(gè)形成于太陽(yáng)系誕生之初的小行星。
密切監(jiān)測(cè)危險(xiǎn)近地小行星
在眾多近地小天體(包括小行星、流星、慧星等)中,有一類被稱為潛在威脅天體。“成為潛在威脅天體需要滿足兩個(gè)條件:一是距離足夠近,要達(dá)到與地球的軌道距離小于0.05個(gè)天文單位(約750萬(wàn)公里);二是體積足夠大,直徑要大于140米。”紫金山天文臺(tái)研究員、近地天體探測(cè)和太陽(yáng)系天體研究團(tuán)組首席科學(xué)家趙海斌接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)表示,如果一個(gè)近地小行星同時(shí)滿足這兩個(gè)條件,它就是地球的潛在威脅天體。
其實(shí),潛在威脅天體的隱含意是對(duì)地球整體構(gòu)成威脅。趙海斌進(jìn)一步解釋,一些個(gè)頭較小的近地小行星可以非常接近地球但不會(huì)被列入潛在威脅天體,因?yàn)樗鼈儾蛔阋詫?duì)地球整體構(gòu)成影響。其中一些較小的目標(biāo)可能進(jìn)入地月距離之內(nèi)甚至是同步衛(wèi)星軌道以內(nèi),即便撞向地球,由于地球大氣能消耗其部分物質(zhì),使它只留下少量隕石,所以單個(gè)目標(biāo)造成的威脅并沒(méi)有那么大,但是由于數(shù)量眾多,它們對(duì)地球和人類生命安全的威脅也不容小覷。
防止近地天體的侵襲,需要不斷監(jiān)測(cè)預(yù)警,這項(xiàng)任務(wù)主要是靠大型天文望遠(yuǎn)鏡特別是大視場(chǎng)的天文望遠(yuǎn)鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)。“對(duì)于近地天體監(jiān)測(cè)預(yù)警,發(fā)現(xiàn)是第一位的。”趙海斌強(qiáng)調(diào),我們只有發(fā)現(xiàn)它并跟蹤觀測(cè)、獲取精確軌道之后,才能夠評(píng)估其是否對(duì)地球構(gòu)成威脅,所以及時(shí)發(fā)現(xiàn)是先決條件。
全球近地天體監(jiān)測(cè)預(yù)警的數(shù)據(jù)有很多來(lái)自美國(guó),這依賴于美國(guó)有一大批望遠(yuǎn)鏡在工作。在中國(guó),紫金山天文臺(tái)一個(gè)通光口徑為1.04米的施密特光學(xué)望遠(yuǎn)鏡能夠開展近地小行星的監(jiān)測(cè)預(yù)警工作,這臺(tái)名叫“近地天體望遠(yuǎn)鏡”的天文設(shè)備也是目前國(guó)際小行星監(jiān)測(cè)網(wǎng)中唯一一架常態(tài)化貢獻(xiàn)中國(guó)數(shù)據(jù)的望遠(yuǎn)鏡。
“近地天體望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了20多個(gè)近地小行星,其中有5個(gè)近地小行星是潛在威脅天體。”趙海斌告訴科技日?qǐng)?bào)記者,盡管國(guó)內(nèi)設(shè)備數(shù)量少,站址也比較單一,但是我們?nèi)栽谂μ峁┲袊?guó)的貢獻(xiàn)。
用不同方法防范不同“天外來(lái)客”
如果近地小行星對(duì)地球存亡構(gòu)成實(shí)在威脅,人類該怎么辦?
其實(shí),對(duì)小行星監(jiān)測(cè)預(yù)警不是終極目標(biāo),化解地球所受到的威脅才是目的,這就是所謂“小行星的防御”。
“最直接的防御方式就是改變小行星的運(yùn)行軌道。”趙海斌給出的解決方案言簡(jiǎn)意賅,原因在于小行星和地球都屬于太陽(yáng)系中的運(yùn)動(dòng)天體,必然受到太陽(yáng)系引力規(guī)律的影響。
要想讓小行星變軌,不向地球奔襲而來(lái),需要考量小行星的體積大小、運(yùn)行速度、構(gòu)成材質(zhì)以及力學(xué)特性等相關(guān)要素。也正因?yàn)樾⌒行穷愋头倍?,使得防御方法需要仔?xì)深入的考量。
2005年,美國(guó)對(duì)一個(gè)彗星實(shí)施了一次空間撞擊——“深度撞擊”號(hào)探測(cè)器釋放的撞擊器“擊中”距離地球4.31億公里的“坦普一號(hào)”彗星。趙海斌用實(shí)例剖析,這是人類對(duì)近地小行星防御的嘗試,它的意圖之一就是了解如果近地天體即將撞上地球,改變它的運(yùn)行軌道需要怎樣的操作。
趙海斌透露,未來(lái)幾年人類將對(duì)一個(gè)雙星系統(tǒng)中的小行星進(jìn)行一次撞擊試驗(yàn),屆時(shí)雙星中的小行星或?qū)⒊蔀榈谝粋€(gè)在太陽(yáng)系中被人類以可測(cè)量的方式改變軌道的天體。而這個(gè)被稱為“飛鏢計(jì)劃”的撞擊實(shí)驗(yàn)將為人類實(shí)現(xiàn)近地天體防御提供重要數(shù)據(jù)。
“針對(duì)不同的小行星,防范的方法也各不相同。比如可采取脈沖式的方式直接進(jìn)行撞擊、爆破,或者利用引力拖船、太陽(yáng)帆、光壓作用等漸進(jìn)式的方法,慢慢地改變小行星軌道。”趙海斌介紹,目前這兩種方式都處于研究過(guò)程中。
研究小行星的價(jià)值不僅在于化解威脅
毋庸置疑,研究小行星的首要價(jià)值在于化解現(xiàn)實(shí)威脅,正如上文所述,天文學(xué)家研究小行星的動(dòng)力學(xué)軌道、物理特性,可以為人類防范近地小行星的撞擊以及評(píng)估撞擊的危害提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
除此之外,小行星的研究還具有很重要的科學(xué)意義。趙海斌表示,譬如關(guān)于生命和水的來(lái)源,近地小行星或者近地彗星是人類的重點(diǎn)懷疑對(duì)象。有可能是它們給地球帶來(lái)了生命的種子和水,這需要科學(xué)家去研究地球的水與小天體之間的水在成分上的相關(guān)性,這些研究關(guān)系人類終極問(wèn)題之一——我們從哪里來(lái)。
小行星自身也有很多待解之謎。“它本身就是太陽(yáng)系內(nèi)在原行星盤演化到行星過(guò)程的中間產(chǎn)物。”趙海斌進(jìn)一步解釋,太陽(yáng)系中有行星、矮行星、小行星,當(dāng)然還會(huì)有一些氣體塵埃。在此系統(tǒng)中,小行星是太陽(yáng)星云向行星演化過(guò)程中,成為了一種星子階段的行星體“半成品”,這為研究行星的演化歷程甚至太陽(yáng)系的起源和演化提供了非常好的線索,所以研究小行星對(duì)于探索宇宙學(xué)的終極科學(xué)問(wèn)題之一——太陽(yáng)系的演化具有重要的支撐意義。
值得一提的是,在人類最終走向太空、利用太空資源的過(guò)程中,近地小行星的資源很可能是人類最先得以利用的。“特別是一些富含稀有金屬、礦物和水資源的小行星,對(duì)于未來(lái)人類利用太空資源具有非常重要的意義。”趙海斌說(shuō)。(何亮)
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