以石击石,行星防御的中国功夫

以石击石，行星防御的中国功夫
作者：暂无
来源：《读报参考》 2020年第22期
小行星撞击是地球生命面临的重大潜在灾难性威胁，发生概率极低，但危害极大。

2017年、2018年、2019年连续有三颗小行星分别袭击了我国云南省香格里拉、西双版纳和吉林省松原地区，引发了社会热议和国内学者对行星防御研究的重视。

据中国科学院网站日前报道，中科院国家空间科学中心研究员李明涛等，针对经典动能撞
击在预警时间较短的条件下无法有效防御大尺寸小行星的问题，提出了“以石击石”新思路。

对付小行星主要有两种武器
1994年7月17日，苏梅克-列维九号彗星撞击木星，是人类首次直接观测到的太阳系大型
天体撞击事件，引发了人类对地球及自身命运的思考。

2013年2月15日，一颗直径约20米的小行星在俄罗斯车里雅宾斯克地区约30公里高空
爆炸，当量等效约30颗广岛原子弹；危害波及3个城镇，导致1500人受伤、4715栋房屋受损。

如果发生在北京、上海、大湾区等人口稠密地区，后果不堪设想。

为了共同应对小天体撞击的全球性威胁，2013年第68届联合国大会批准成立了国际小行
星监测预警网络（IAWN）和空间任务规划咨询组织（SMPAG），旨在协调全球资源，加强对危险小天体的监测预警，寻找对付小行星的“招式”。

其中，核爆和动能撞击是最主要的两种武器。

在小行星附近引爆核弹，利用核爆产生的剧烈辐射作用于小行星表面，汽化部分物质并喷
射出去，从而显著偏转小行星的轨道。

如果在小行星表面或者内部引爆核弹，将彻底破坏小行
星的结构。

核爆可以快速见效，但产生的碎块可能仍然会撞击地球。

此外，在外太空使用核武
器是国际法明令禁止的。

利用人造飞行器高速撞击小行星，瞬间改变小行星的运行速度，使得小行星偏离撞击地球
的轨道。

动能撞击防御方法原理简单、技术可行，是目前最成熟的非核小行星防御方法。

由于
发射运载能力的限制，人造撞击体的质量一般为数吨级，尽管撞击速度可达数公里每秒，但对
质量为千万吨级以上的小行星的动量改变量十分微弱，经典动能撞击方法偏转小行星的轨道犹
如“以卵击石”。

比如，美国2005年发射的“深度撞击”任务对坦普尔彗星的速度增量改变量仅为0.1微米每秒；而美国2021年将发射的“双小行星重定向测试”任务，对目标小行星的速度增量改变量仍不超过2毫米每秒。

拯救地球的中国功夫
决定动能撞击防御小行星效果的关键因素是撞击体的动量。

动量由撞击体质量和撞击速度
决定。

由于强大的地心引力，利用人类最强大的运载火箭，发射到深空撞击小行星的轨道，撞
击体重量一般也不会超过20吨。

即使撞击速度可达到数公里每秒甚至十几公里每秒，在这场硬碰硬的实力较量中，面对千万吨级的小行星，几吨甚至十几吨的人造撞击体显得无比渺小。

如何数量级提升撞击体质量，进而数量级提升行星防御效果呢？在我国科学家提出的“以
石击石”行星防御方案中，飞行器在逃离地心引力后，并不直接去硬碰小行星，而是像传统中
国功夫一样，在宇宙中腾挪迂回，先去寻找可以“借力打力”的大块头作为撞击体，再以“四
两拨千斤”的方式，推动大块头撞击体去偏转危地小行星的轨道。

截至目前，人类已经发现了超过23000颗近地小行星。

有些小行星可能会撞击地球，小行星之间也可能会相互“擦肩而过”甚至“擦枪走火”。

事实上，小行星之间的碰撞是新小行星群体的一个重要来源。

若干年后，如果有一颗大尺寸小行星将要撞击地球，科学家们只需要提前找到那颗与它“擦肩而过”的小行星。

如果这颗小行星尺寸比较小，科学家们可以整体捕获它作为撞击体。

如果小行星尺寸比较大，科学家们可以在它上面采集一大块岩石作为撞击体。

然后，科学家们可以操控这块“大块头”的太空岩石去撞击对我们有威胁的小行星。

在微重力环境下，能够以“四两拨千斤”的方式，利用飞行器的推进系统轻微改变它的运行轨迹，使其从与小行星“擦肩而过”到准确击中小行星，从而利用太空岩石的重量显著偏转小行星的轨道。

以偏转阿波菲斯小行星为例，科学家们对“以石击石”行星防御方案开展了数值模拟。

阿波菲斯是一颗阿登型近地小行星，被称为“毁神星”，直径约350米，重量约为6100万吨，在2029年与地球的最近距离约为3.8万公里。

在十年预警时间的条件下，利用长征五号运载火箭，对经典动能撞击和“以石击石”加强型动能撞击的效能开展了对比研究。

仿真显示，利用经典动能撞击方法对阿波菲斯小行星的偏转距离约为176公里，而“以石击石”方案对阿波菲斯小行星的偏转距离约为1866公里，相比经典动能撞击方法提升了一个数量级。

（摘自《北京日报》李明涛）。