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航天专家:人类完全有办法避免小行星撞击地球

2013年02月20日17:20
来源:科技日报

  2月16日,小行星2012DA14与地球“擦肩而过”。当它飞越印度尼西亚上空时,距离地球仅约2.7万千米,这一距离已经低于地球同步卫星的轨道。

  “历史上曾发生过多次小行星撞地球的事件,目前有近700颗近地小行星被列入危险名单,为此人类应提前做好准备。”航天专家、《国际太空》杂志执行主编庞之浩研究员今天接受科技日报记者专访时表示,随着科技飞速发展,人类已完全有办法避免小行星撞击地球。

  全球已建立近地小行星观测网

  “小行星撞击地球可使人类免遭灭顶之灾。”庞之浩说,一颗质量11吨的小行星撞击地球的能量,相当于1万颗百万吨核武器爆炸。对此,世界各国早已开始研究应对方法。

  要有效防止小行星撞击地球,首先需要监控有可能飞近地球的小行星,精确预测近地小行星的飞行轨道。庞之浩介绍,美国国会1998年通过决议,由美国航空航天局实施名为“太空卫士”的计划,力求定位地球周边直径不小于1千米小行星的运行轨道,并确认哪些小行星可能会对地球造成威胁。目前该计划已经完成,地球周边约有1000颗符合条件的小行星,其中93%已被定位。

  2001年,英国也成立了专门研究机构,致力于获取近地天体的数量和位置的资讯,评估它们撞上地球、造成灾害的几率等,以便为公众提供准确客观的信息。

  2009年,美国发射“广域红外探测器”空间望远镜,用于搜寻宇宙中尚未被发现的天体,其中包括可能对地球构成威胁的小行星和彗星。

  日本已发布了世界上最大的太阳系小行星数据库,数量超过50万颗。这些数据由2006年发射的“光”卫星获取,其中5120颗小行星的体积数据较为准确。

  我国中科院紫金山天文台也有一台专门用于搜索近地小行星的天体探测望远镜,其观测能力居全国第一、世界第五。借着这双“慧眼”,专家已经发现了近800颗小行星并且获得了国际临时编号。

  “全球已建立近地小行星观测网。”庞之浩说,其中最先进的是美国近年在夏威夷建成的一套由多台天文望远镜组成的小行星观测网络。这个被称为“全景观测望远镜和快速反应系统”的复杂装置,主要用于搜寻那些环绕太阳运行并有可能撞击地球的危险小行星。

  专家表示,只要能提前一年发现有可能与地球相撞的小行星,人类就能及时采取措施。就目前观测技术而言,这个提前量不难实现。不过庞之浩也表示,要预防小行星带来危害,还需要所有国家共同关注并努力,开展国际合作。

  科学家已提出多种防撞方案

  在全球近地小行星观测网建成的基础上,如何“防撞”成为人们进一步思考的问题。庞之浩介绍说,如今科学家已提出多种防止小行星撞击地球的方案。

  众多方案中,最直接的莫过于用核武器将小行星炸毁。不过一些科学家认为,在完全了解小行星内部结构之前将其爆破,可能会出现无法预计的结果。

  相比之下,比较“温柔”的方法则是用导弹或航天器撞击近地小行星,使其改变轨道。

  这在当前技术水平下完全可以做到。2012年12月13日,嫦娥二号在距离地球700万公里处与图塔蒂斯小行星交会,最近距离仅3.2公里。中国探月工程总设计师吴伟仁事后表示,为了不影响图塔蒂斯小行星飞行轨道,嫦娥二号的轨道设计旨在与其尽量靠近而不相撞,要是想撞也不是不能实现。

  不过嫦娥二号和图塔蒂斯是对向交会,若要改变小行星轨道,同向飞行时撞击更省力。庞之浩表示,可将飞行器轨道与小行星保持平行,让它们以相同速度“并肩”飞行,然后将小行星“推”一下,它就会改变轨道。但要确保安全有效,也需要对小行星的表面进行详细了解。

  随着科技发展,将有更多防撞技术诞生,比如用激光技术探测小行星,并产生能量改变其轨道。庞之浩说,激光器的最大优势是光束在经过长距离传输后仍能保持相对的紧密聚焦,在未来激光技术支持下,这个距离可达到日地距离的10倍。届时,将由8颗携带激光器的航天器组成“舰队”,从不同位置巡视小行星带,提前发现并及时偏移存在威胁的小行星。不过目前该技术尚存几大障碍,比如激光器的减重问题等。

  而在今年2月16日,美国加利福尼亚大学圣巴巴拉分校一个科研团队就基于激光技术,发布了一套应对天体威胁的方案。方案的原理是把太阳能转化成具有破坏力的激光束射向来袭天体,让天体运行轨道发生偏离,甚至直接让天体在空间“蒸发”。

  此外,科学家还提出了种种奇思异想,用于改变小行星轨道。比如给小行星喷色,改变其吸收的热量,以实现轨道偏移;或是发射引力航天器靠近小行星,将其“拉”开;再或者让航天器登陆小行星,并且使用推进器把它“推”走等。

  各国纷纷拟定相关计划

  各种防御举措提出的同时,世界各国也已纷纷实施或拟定了具体的计划。

  庞之浩介绍说,目前欧洲已提出计划,拟在8年内为地球建造预防小行星撞击的“近地轨道防护盾”。该计划旨在通过导弹炸毁、引力牵引和主动碰撞等多种手段,防范近地小行星撞击地球。它由欧盟出资400万欧元,相关科研机构及欧盟战略伙伴出资180万欧元,德国宇航中心负责该计划的具体实施,拟在3年后进行测试和评估,如果资金能得到保障,该计划有望在2020年以前正式实施。

  美国也在酝酿计划,打算派航天员登陆近地小行星进行科学考察和研究,协助探索抵御方法。由于小行星上的重力微乎其微,不足以吸引航天员或飞行器,要登录必须抛“锚”。2011年10月17日,一组国际航天员乘坐水下试验舱在太平洋执行了一项为期13天的水下任务,以模拟在小行星表面抛锚、移动以及更好地进行数据收集等。

  今年2月,美国夏威夷大学一个研究小组提出了小行星陆地影响警报系统,美国航空航天局将为其资助500万美元。该系统预计于2015年开始建造,由8个望远镜组成,均配有非常强大的照相机。夏威夷大学的天文学家约翰·汤瑞教授介绍说,该系统的敏感度之高,相当于能从美国旧金山观测到纽约发出的一道火柴光芒。为了进行更精确的观测,该系统将建造在空气清新的夏威夷岛屿上。

  不过,小行星给地球带来的并不完全是灾难。一个方圆1英里且含有上等镍与铁的小行星,能带来高达4万亿美元的资产,除了大量的镍与铁之外,有些游离的小行星还可能含有丰富的金、铂,以及稀有元素如铱等,其价值无法估计。“所以,也有些科学家们正想方设法积极准备迎接这些地球的不速之客。”庞之浩说。

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  历史上曾发生过多次小行星撞地球的事件。例如,2002年6月6日,一颗直径约10米的小行星坠入地中海,在大气层中引爆燃烧时释放出的能量大约相当于2.6万吨三硝基甲苯(黄色炸药),与中型核武器爆炸释放的能量相当。2008年,一个直径只有几米的小行星坠落到了苏丹,碎片散落到了努比亚沙漠。1994年7月16日—22日,一颗名为苏梅克-列维9号的彗星与木星迎头相撞,这是人类史上第一次直接观测到的天体相撞。天文学家研究认为,直径大于1千米的小行星撞击地球的概率为每10万年一次,但仅此一次就可能毁灭地球。而直径接近10米的天体撞上地球的概率仅为每3000年一次。

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