摘自美國(guó)《PopularScience》（大眾科學(xué)）中文版
2015年冬季的一場(chǎng)行星防御會(huì)議上，一眾航空航天領(lǐng)域的專家展開了激烈討論，他們正在處理這樣一個(gè)虛構(gòu)的情景：小行星“2015PDC”正在向地球襲來。這顆行星直徑150～400米，最早將于2022年9月與地球相撞。地球人該如何應(yīng)對(duì)？
雖然這一設(shè)想是完全虛構(gòu)的，但會(huì)議的組織者還是試圖做到盡可能逼真，該場(chǎng)景包含了科學(xué)家們可能會(huì)面對(duì)的所有未知情況，比如小行星的大小、構(gòu)成元素，以及發(fā)生撞擊的具體地點(diǎn)。在這場(chǎng)會(huì)議上，與會(huì)者著重探討了一種使用航天器撞擊小行星以改變其運(yùn)行方向的策略，還有人則提出了另外一些避免災(zāi)難的新方法。
雖然從《世界末日》的導(dǎo)演邁克爾·貝到美國(guó)航空航天局都建議我們炸毀向地球接近的小行星，但這一觀點(diǎn)卻極富爭(zhēng)議?！锻鈱涌臻g條約》從技術(shù)上禁止在太空中使用核武器。一些科學(xué)家也認(rèn)為爆炸碎片造成的潛在危害可能不亞于一顆完整的小行星。馬德里理工大學(xué)的空間力學(xué)研究員ClaudioBombardelli說：“我的觀點(diǎn)是，只有在所有其他選項(xiàng)都注定失敗的情況下，才能使用核武器讓小行星偏離軌道?！?/p>
作為替代方案，Bombardelli團(tuán)隊(duì)贊成使用一只“離子束牧羊犬”將來襲的小行星推離軌道，他們和其他研究者已經(jīng)就該方案研究了數(shù)年。Bombardelli和他的同事們?cè)u(píng)估了一個(gè)計(jì)劃：向該假想小行星發(fā)射一束離子（帶電粒子）。這些離子會(huì)以30.5千米/秒的速度傳播，撞擊時(shí)將動(dòng)量傳遞給小行星，將其輕輕推離預(yù)定軌道。Bombardelli說：“這種力非常小，只有長(zhǎng)時(shí)間作用于小行星的情況下才能起作用。”
Bombardelli團(tuán)隊(duì)在論文中設(shè)想該假想小行星重約2000萬噸，持續(xù)兩年對(duì)其施加質(zhì)量相當(dāng)于一顆草莓的力，就可以使其方向偏離數(shù)百千米。這種離子束可以由使用離子發(fā)動(dòng)機(jī)的航天器發(fā)出，這種航天器類似于2015年抵達(dá)谷神星（太陽(yáng)系中最小且惟一位于小行星帶的矮行星）的“黎明”號(hào)探測(cè)器。
首先，離子發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)驅(qū)動(dòng)航天器前往目標(biāo)小行星。當(dāng)接近小行星時(shí)，航天器將改變方向，使離子發(fā)動(dòng)機(jī)噴管朝向小行星，以推動(dòng)小行星。Bombardelli說：“這些發(fā)動(dòng)機(jī)被賦予了雙重用途，航天器的重量也因此得以減輕。”
和“黎明”號(hào)一樣，這艘假想的航天器使用太陽(yáng)能帆板產(chǎn)生的電力將氙氣電解成離子，產(chǎn)生離子束，航天器會(huì)繼續(xù)電離向后噴射的離子束，直至將這些離子束拋離飛船尾部電離范圍。該團(tuán)隊(duì)經(jīng)計(jì)算得出，推離小行星的航天器將需要大約11千瓦的電力，這基本與“黎明”號(hào)飛船上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)大致相同。
一束離子施加到一顆小行星上的力的大小仍是一個(gè)模糊變量，針對(duì)這一問題，Bombardelli團(tuán)隊(duì)正在德國(guó)航空航天中心的等離子真空箱艙中測(cè)試。截至目前，他們的成果達(dá)到了預(yù)期。按照研究者們?cè)O(shè)想的計(jì)劃，航天器將于2017年5月28日發(fā)射，并于2019年9月30日抵達(dá)“2015PDC”附近。
只有3年時(shí)間讓假想小行星偏離軌道。假如它的直徑為250米，密度與一般小行星相當(dāng)（2克/立方厘米），那么這點(diǎn)時(shí)間不足以將它推離足夠遠(yuǎn)的距離，使它完全避開地球。但我們有可能將其移向損害相對(duì)較小的路徑。所以下一個(gè)大問題是：要把它移去哪里？
小行星重定向任務(wù)概念圖
研究者們假設(shè)的最壞結(jié)果之一是，小行星將會(huì)撞擊擁有1600萬人口的新德里。他們的備案是：通過使用離子束連續(xù)22個(gè)月對(duì)小行星施加影響，其軌道可以被移到阿富汗帕克蒂卡省的鄉(xiāng)村地區(qū)，使傷亡人數(shù)降低兩個(gè)數(shù)量級(jí)，并減少基礎(chǔ)設(shè)施的損失。即使航天器只能在小行星上工作15個(gè)月的時(shí)間，也可以將小行星退往巴基斯坦的旁遮普省。這片區(qū)域要比阿富汗的鄉(xiāng)村發(fā)達(dá)，但和新德里比，同樣能將傷亡人數(shù)降低一個(gè)數(shù)量級(jí)。
撞擊新德里的小行星的預(yù)計(jì)偏移路徑，最亮處為新德里，偏移路徑最左側(cè)為阿富汗
雖然離子推進(jìn)器可以將小行星的撞擊點(diǎn)從印度人口密集的大型城市移至巴基斯坦或阿富汗，但這樣的解決方案需要國(guó)際磋商和協(xié)作——兩個(gè)備選方案的政治挑戰(zhàn)比科技帶來的挑戰(zhàn)更難以克服。
如果小行星撞擊的是孟加拉國(guó)首都達(dá)卡而不是新德里，研究者們計(jì)算的結(jié)果是，離子束工作13個(gè)月可以使之改道撞擊緬甸，將人口和基礎(chǔ)設(shè)施的損失降低兩個(gè)數(shù)量級(jí)。若小行星撞擊德黑蘭，實(shí)際上最容易改變路線，因?yàn)橐晾适锥贾車际巧衬?。離子束只需要施加一兩個(gè)月的力，小行星就可以被改變航向，將人口和基礎(chǔ)設(shè)施損失降至最低，而且還無需太多政治角力。
根據(jù)科學(xué)家們的評(píng)估，想要萬無一失地改變假想小行星“2015PDC”的航向，使之避開地球，至少需要5艘離子發(fā)動(dòng)機(jī)航天器，并在太空持續(xù)工作33個(gè)月。而完全阻止一顆直徑400米的小行星則需要20艘航天器。建造和發(fā)射這么多航天器，成本十分高昂。
“小行星的大小非常關(guān)鍵，我們事先卻無法準(zhǔn)確了解?！痹谟行┘傧肭榫爸校x子束推離根本起不了作用。離子需要數(shù)月乃至數(shù)年時(shí)間才能移動(dòng)一顆小行星，所以只有當(dāng)人類提前得到早期預(yù)警才能使用這種方法。
假如留給人類的響應(yīng)時(shí)間很短，那么行星防御會(huì)議上提出的動(dòng)能撞擊體方案將是首選。這種方案會(huì)讓航天器與小行星相撞，以改變其運(yùn)行方向。這種航天器的結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，建造它們要比建造離子發(fā)動(dòng)機(jī)航天器更加快捷。
然而動(dòng)能撞擊體方案的最大缺點(diǎn)是，它只能在某一個(gè)方向上改變小行星的運(yùn)行軌跡。這一方案的重點(diǎn)在于降低小行星的速度?？茖W(xué)家們將航天器置于小行星的必經(jīng)之路上，小行星與之相撞后速度會(huì)降低。軌道力學(xué)決定，小行星速度降低后軌道半徑會(huì)變小，這使得小行星免于與地球相撞。在行星防御會(huì)議上給出的虛構(gòu)情景中，動(dòng)能撞擊體只能使小行星向西移動(dòng)，而離子束可以使小行星移向任何方向。如果我們能將小行星移往人口更少的地方，這種方案就有潛在的價(jià)值。
美國(guó)航空航天局的小行星轉(zhuǎn)向任務(wù)將探索另外一種移走小行星的方案：航天器將飛向小行星，提取一顆巨大的巖石，將增加的負(fù)重作為一種重力牽引杠桿將小行星略微推離其運(yùn)行方向。這是另一種“緩慢推移”方案，但并不像使用離子束改變小行星運(yùn)行方向那樣簡(jiǎn)單。
使用核武器攻擊小行星可能有用，但很多科學(xué)家認(rèn)為這是“最后的選擇”?！皯?yīng)對(duì)威脅地球的數(shù)目龐大而又迫在眉睫的小行星，還有很多其他選項(xiàng)?！盋hodas說，“使用核武器在我看來是孤注一擲的選項(xiàng)，這種方案的結(jié)果更加無法預(yù)測(cè)，但毫無疑問我們可以考慮將其作為備選方案。而且我們?cè)跁?huì)議上也認(rèn)真討論了這種方案。”
最后，行星防御會(huì)議的所有與會(huì)者一致認(rèn)同：改變小行星航向最好的方案將取決于具體情況。Chodas解釋說：“每種情況都不相同，這取決于預(yù)警時(shí)間、小行星的軌道、大小、成分等諸多因素?！?/p>
責(zé)編：宋菁
