放眼全球,在有能力发展航天技术的国家之中,中美两国已经处于无可争议的第一梯队。不仅是为未来的“宇宙大航海”和太空移民做准备,对于人类现有的家园地球,我们同样不会放弃。日前,在奥地利维也纳举办的第8届IAA行星防御会议期间,中国深空探测实验室宣布,将在2024年发射巡天太空望远镜,该望远镜将参与中国首次近地小行星防御任务。如果一切按计划进行,那中方将于2025年~2027年间开展小行星防御任务,目标对象为一颗名为2019-VL5的近地小行星。
人类诞生500万年,昔日只能在想象和科幻作品中存在的小行星防御,如今终于正在一步步地变成现实。在此领域,当前有且仅有中国和美国正在推进这一技术。说到防御那些可能冲撞地球的小行星,人们的第一念头大概就是发射大威力导弹将其击毁。但实际上,目前经过论证并被认为可行的对抗方法,其实并非只有这一种,而是有大约四种:
其一,用核爆炸摧毁或偏转小行星的轨道。
核武器爆炸所产生的冲击波和高能射线,可在相当程度上蒸发小行星的表面物质,从而产生一定的推力,偏转小行星的飞行轨道,这被认为是当下可行性较大的手段之一,但其问题也十分突出。最关键的一点在于,各国均在努力避免在太空中使用和部署核武器。而一旦在太空中执行核打击任务,即便是以“拯救人类和地球”为名义,其仍可能带来诸多后续的政治、军事和伦理道德争议,乃至开启“有核国家纷纷在近地轨道部署核武器”的恐怖竞赛。
不仅如此,核爆炸对小行星的结构破坏程度是难以预测的,不排除会出现小行星因核爆炸而被炸得四分五裂后,大量碎片反而因地球的引力而加速飞来,乃至撞击地球的险情发生。因此,如何让核爆炸冲击波只被用于偏转小行星的轨道,而不至于产生大量威胁地球的碎片,仍是个难度极高的课题。
其二,利用重力对小行星进行牵引。
既然存在着万有引力,那以某些重量较大的飞行器实现对小行星的重力牵引,自然也是可行的方案之一。重力牵引属于“软”性防御手段,通过持续的重力逐步牵引小行星脱离原有飞行轨道,而非着眼于以外力摧毁小行星或偏转其轨道。这种手段的难度在于,如何让飞行器始终与小行星保持相对距离,且这个相对距离还要保证飞行器可对小行星构成重力牵引,对导航和控制设备的性能要求甚高。
不仅如此,重力牵引产生作用的周期会很久,往往要用几年乃至几十年的时间,才能将小行星的飞行轨道牵引到不会与地球产生冲突的方向。这就需要在小行星距离地球还很远的时候,就将飞行器发射到小行星附近并开始牵引,故对行星探测和轨道解算等预警手段有着极度苛刻的要求。
其三,将飞行器与小行星进行刚性连接并拖带小行星。
与重力牵引方式相比,与飞行器与小行星刚性连接后,可用更高的效率拖带并偏转小行星的飞行轨道。但这种方法有一定的局限性,那就是要看小行星的表面物质构成和结构特性。在太空中运转的小行星,并非都是坚硬的陨石,有的会覆盖有冰或其他物质,部分物质不足以支持与飞行器的刚性连接,说白了就是“勾不住”。因此,是否采用刚性连接冰拖带的方法,需要由观测结果而定。
其四,动能撞击拦截。
这也是中国在未来的近地小行星防御任务中,准备采用的手段。据悉,中国计划以“长征三号乙”火箭发射观测器和撞击器,先由观测器接近2019-VL5小行星并展开观测研究,然后再由撞击器对小行星发起冲撞,进而改变其飞行轨道。
当然了,对于一些飞行速度和尺寸重量都很大的小行星来说,仅凭一次撞击往往难以有效“撼动”其飞行轨道。面对此类对手时,就需要分多次发射多个撞击器,才能将其“顶”出与地球发生冲突的轨道。
最后要说的是,无论是哪种防御近地小行星的手段,都需要提前做好预警、轨道分析和持续观测等任务,往往要在小行星撞击地球前的10年~20年,就对其进行有效的发现和轨道预测。暂且不说如何防御,光是早期预警系统的建设,就已经是普通国家难以企及的事情了。如今中国能在此领域有所突破,乃至准备开展近地小行星防御任务,足见我们的技术高度达到了何种程度。在守卫全人类方面,中国必将展现出非凡的大国责任与担当。
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