
這是一個經典的科幻場景:巨大小行星被發現朝向地球施加,這一定會在撞擊時引發災難性的滅絕。勇敢的科學家只有一年的時間就可以對太空岩石進行先發製人的罷工,以將其擊倒或將其吹到碎片上 - 人類的命運受到威脅。他們可以停止嗎?
這個世界末日的情況很可能是今天活著的一個人類將永遠不必面對。天文學家繪製了超過的軌跡33,000小行星這偶爾會採用地球的緊密方法,至少在接下來的100年中,沒有任何影響會產生任何影響的風險。
儘管如此,科學家知道災難幾乎沒有警告。成千上萬的小行星隱藏在陽光的眩光中,包括許多足夠大的岩石,可以消滅整個城市,歐洲航天局((ESA)警告數十個“星球殺手”的小行星 - 那些尺寸比0.6英里(1公里)較寬並能夠觸發全球滅絕事件的小行星 - 仍然潛伏在我們的中太陽系。
因此,太空機構將世界末日的情況“非常認真”,布倫特·巴比(Brent Barbee),一名航空航天工程師NASA馬里蘭大學的戈達德太空飛行中心和航空工程教授告訴《現場科學》。經過多年的研究 - 包括世界上第一個偏轉實際的小行星的任務在太空中 - 國際社會的努力產生了兩種可行的方法來改變潛在的致命小行星課程:用高速影響器擊中它,或者用它來擊打核爆炸物。
動力學撞擊方法
目前,偏轉小行星的唯一可探明的方法是動力學影響器方法 - 本質上是非常非常高的宇宙池遊戲。
Barbee說:“動力學撞擊器是一種航天器,基本上只是高速撞入小行星,並將其動量轉移到小行星上,就像打台球一樣。” “但是隨後從影響點從小行星流出的彈出材料可以為小行星提供額外的動量變化,並將其更難推動。”
NASA測試了動力學撞擊方法,最近雙小行星重定向測試(DART)- 一項耗資3.25億美元的任務,故意將一艘超速飛船撞到2022年9月的580英尺寬(177米)小行星迪莫爾波斯(Dimorphos)。
Dimorphos對地球沒有任何威脅,而是由於其大小和圍繞較大伴侶小行星Didymos的軌道而建立的主要目標。跟隨成功的影響9月26日,Dimorphos周圍的Didymos的軌道減慢了33分鐘的速度,這是撞擊和撞擊的結果mass從小行星表面彈出。該任務 - 人類的第一個也是到目前為止只是試圖改變小行星的過程 - 取得了巨大的成功。
但是,動力學撞擊方法的缺點。特別是,目標小行星的目標越大,則需要越多的動力學撞擊器來偏轉它。
例如,為了偏轉小行星的寬度大約2,000英尺(610 m)寬(或大約是二型二腳嗎?行星防禦會議今年。為了使小行星的寬度為4,900英尺(1.5公里)寬 - 一個真正的“星球殺手” - 我們需要同時發射565至1,266個動力學撞擊器,具體取決於地球的哪一部分小行星有望罷工。 (一眼的打擊要比擊中中心的命中率要少得多)。
巴比說:“無論哪種方式,這些數字都是完全不切實際的。”
核選擇
巴比說,當前偏轉大自然的“最佳選擇”是向其發起核武器。
他補充說:“在我們的分析中,一個適當尺寸的核爆炸裝置也能夠偏轉1.5公里大小的小行星。”
從邏輯上講,該過程將像常規行星際任務一樣開始,核武器安裝在標準發射車上,然後在小型航天器上運送到小行星。從那裡開始,可以在高速飛行期間在小行星附近引爆武器 - 或者,理想情況下,荷克攜帶的航天器可以與目標小行星聚會,幾個月甚至幾年才能找到完美的接近角度,很像NASA的Osiris-Rex航天器確實Barbee說,從2018年12月到2020年10月,與小行星Bennu。
然後,爆炸 - 爆炸看起來與地球上曾經引爆過的任何核彈看起來都一樣。
巴比說:“當然,空間是一種真空……因此,您不會得到大壓力波或陸地爆炸的任何熱效應。” “您一次獲得了很多輻射。”
這種輻射的洪流將穿透並蒸發小行星表面的薄外層。然後,就像動力學對類固醇的動力學撞擊器一樣,蒸發的材料會從小行星上射出,使岩石有力地從爆炸中移開。如果正確地定位,爆炸將使行星殺手與地球碰撞路線擊倒。
這種方法可能同樣有效地破壞較小的“城市殺手”小行星Barbee說,那些直徑至少165英尺(50 m)的人通常被認為是小行星到達地球表面的最小尺寸。雖然對這種岩石的動力學影響會使它破碎,但形成了以不可預測的方式移動的一批未知大小的塊,但位置良好的核武器可以簡單地“將小行星吹向Smithereens”。
但是,就目前而言,“核”方法僅在基於地面爆炸的數據的模擬中存在。許多因素,包括小行星的規模和組成,以及其對地球方法的時間範圍和軌跡,最終將影響這種任務的成功。
時機就是一切
兩種方法的最大挑戰是時間安排。在他們的行星國防會議演習中,天文學家在假設小行星對地球的影響之前被警告15年。這為他們提供了足夠的時間來計劃,啟動和會合與小行星的航天器。
如果在撞擊前僅發現了一兩年的真實星球殺手,事情就會變得陷入困境。
巴比說:“典型的星際任務發展時間表大約五年。” “現在的狀況,一年之內將某些東西放下的方式將非常困難。我不想說這是不可能的,但這肯定是一個巨大的挑戰。”
這就是為什麼最好的行星防禦能儘早檢測小行星 - 對它們進行繪製,監視它們並製定攻擊的應急計劃。案件已經有許多基於地面的觀測值,包括幾個空間的任務 - 包括美國宇航局的任務新測量師和ESA的Neomir衛星 - 在加入他們的工作中。希望,這些在天空上的眼睛將使科學家充分了解任何潛伏在宇宙霧中的殺手。
“小行星的影響是少數自然災害Barbee說:“實際上我們有能夠預見和預防的手段。因此,我們正在利用這一事實,並試圖盡可能地做好準備。”