如果小行星，会对地球造成毁灭性撞击，人类应该用核弹去炸吗？

据天文学观测预测到2029年4月13日，一颗比埃菲尔铁塔还宽的冰块太空岩石，将以每秒30公里的速度掠过地球，这将是未来十年中最大小行星穿越地球轨道最近的一次。对这颗被称为“阿波菲斯99942”小行星（埃及混沌之神的名字）的观测曾表明，在2029年的飞越将把它带过一个引力钥匙孔，这是地球引力场中的一个位置，会拉动小行星的轨道。

这样在2036年的下一次飞越时，这颗小行星可能会产生毁灭性的影响，值得庆幸的是，新的观测证实，这颗小行星将在2029年和2036年毫无意外地飞掠地球上空。然而，大多数科学家认为，如果小行星曾与我们的地球发生碰撞，现在考虑让小行星偏转的策略永远不会为时过早。现在，麻省理工学院的研究人员设计了一个框架，用来决定哪种类型最能成功地让即将到来的小行星轨道偏转。

研究方法考虑了小行星的质量和动量，小行星与引力钥匙孔的距离，以及科学家对即将发生的碰撞预警时间，所有这些都有一定程度的不确定性，研究人员也将这些因素考虑在内，以确定给定小行星最成功的任务。研究人员将方法应用于阿波菲斯和本努小行星，这是另一颗近地小行星，也是OSIRIS-Rex的目标，OSIRIS-Rex是美国国家航空航天局(NASA)的一项行动任务。

计划在2023年将本努的表面材料样本送回地球。REXIS是由麻省理工学院设计和制造的仪器，也是这项任务的一部分，其任务是表征小行星地表丰富的化学元素。在发表在《宇航学报》(Acta Astronautica)上的一篇研究论文中，研究人员利用他们的决策地图，列出了在小行星可能朝向引力钥匙孔的各种情况下，最可能成功偏离阿波菲斯和本努小行星的任务类型。

用核弹去炸？

这种方法可以用来设计最优的任务配置和活动，以转移潜在危险的近地小行星。这项研究的主要作者、麻省理工学院航空航天系前研究生Sung Wook Paek表示：当小行星已经穿过一个引力钥匙孔，即将与地球相撞时，人们大多会在最后一刻考虑偏转的策略，我感兴趣的是，早在地球撞击之前就阻止钥匙孔通过，这就像是先发制人的打击，没有那么混乱。Paek在麻省理工学院的合著者有Olivier de Weck, Jeffrey Hoffman, Richard Binzel和David Miller。

2007年，美国国家航空航天局(NASA)在提交给美国国会的一份报告中得出结论：如果小行星朝向地球，最有效的偏转方法是向太空发射核弹，它引爆的力量将把小行星炸开，尽管届时地球将不得不与任何核辐射作斗争。使用核武器来减轻小行星的撞击，在行星防御界仍然是一个有争议的问题。第二个最好的选择是发射一个“动能撞击器”--航天器、火箭或其他抛射物，如果瞄准的方向正确，速度足够快，就会与小行星相撞，转移一部分动量，使其偏离轨道。

偏转星球“杀手”的轨道

基本的物理原理有点像打台球，然而，航空航天和工程系统教授德韦克说：要想让任何动力撞击器取得成功，小行星的性质，如质量、动量、轨道和表面成分，必须“尽可能准确地”知道。这意味着，在设计偏转任务时，科学家和任务管理人员需要考虑不确定性。任务成功的可能性是99.9%还是只有90%，这重要吗？当涉及到偏转潜在的行星杀手时，你可以打赌它是重要的。因此，在根据不确定性水平设计任务时，我们必须更加聪明，以前从来没有人以这种方式看待这个问题。

研究人员开发了一种模拟代码，以确定在给定小行星的一组不确定属性情况下，最有可能成功的小行星偏转任务类型。考虑的任务包括一个基本动能冲击器，在这个装置中，投射物被发射到太空中，以推动小行星偏离轨道。其他变化包括派遣侦察员首先测量小行星，以确定后面发射抛射物的规格，或者派遣两颗侦察卫星，一颗测量小行星，另一颗将小行星略微推离轨道，然后发射更大的炮弹，使小行星几乎肯定会与地球擦肩而过。

关闭引力钥匙孔

研究人员将特定的变量，如小行星的质量、动量和轨道，以及这些变量中每个变量的不确定性范围，输入到模拟中。最重要的是，考虑了小行星与引力钥匙孔的距离，以及科学家们在小行星穿过钥匙孔之前的时间。这个引力钥匙孔就像一扇门，一旦它打开，小行星很快就会撞上地球，概率很高。研究人员在阿波菲斯和本努小行星上测试了模拟，这两颗小行星是为数不多几颗小行星中的两颗，它们的引力钥匙孔相对于地球位置是已知的。

研究模拟了每颗小行星和它们各自引力钥匙孔之间的不同距离，并为每一距离计算出一个小行星必须偏转的“安全港”区域，以便它既能避免与地球相撞，又能避免穿过附近的任何其他钥匙孔。然后评估了三种主要任务类型中哪一种最能成功地将小行星偏转到安全的港口，这取决于科学家必须准备的时间。例如，如果阿波菲斯将在五年或更长时间内通过钥匙孔。

那么在发送主要撞击器之前，就有足够的时间派出两颗侦卫星，一颗测量小行星的大小尺寸，另一颗测量小行星稍微偏离轨道。如果在两到五年内出现钥匙孔通道，可能有时间派出一颗侦察卫星测量小行星，并调整更大射弹的参数，然后再将冲击器送上去改变小行星的方向。如果阿波菲斯在一地球年或更短的时间内通过它的钥匙孔，可能就太晚了。即使是主要的撞击器也可能不能在这个时间范围内到达小行星。

本努小行星也是一个类似的例子，尽管科学家们对它的材料成分了解得更多一些，这意味着在发射炮弹之前可能没有必要派遣观测卫星。有了研究新模拟工具，研究团队计划在未来评估其他偏转任务的成功。我们可以改变发射的次数，发射多个较小的宇宙飞船，逐个与小行星相撞，或者可以从月球发射，或者也可以使用报废的卫星作为动能撞击器，研究已经创建了一张决策地图，可以帮助我们构建一个任务的原型。

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博科园｜研究/来自：麻省理工学院

参考期刊《宇航学报》

DOI: 10.1016/j.actaastro.2019.10.042

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