小行星防御指南

　　5月份，咱们宣布了要制定我们自己的小行星防御计划，并且正式加入了由世界各航天大国组成地球防卫军。
　　近一点的，前些天，美国首次测试了一次小行星的防御计划，用一颗卫星撞击一颗近地小行星，来使其改变轨道。
　　虽然离刘慈欣笔下的人类生存计划还非常遥远，但这个时代，我们越来越有能力来捍卫我们的家园了，可是，我们凭借当前的技术，能保护住我们的地球么。毕竟在宇宙及行星的尺度下来看人类的生存和地球的命运，是显得那么微不足道。那今天我就从人类的视角来给大家逐个介绍一下，我们用什么方法才能从下一次行星撞击中生存下来。
　　6500万年前，一颗直径在10到13公里宽的小行星以每秒20公里的时速狠狠地撞上了地球，并在现在的墨西哥尤卡坦半岛留下了直径长达200公里的撞击坑。这次撞击造成了堪比核冬天的乌云遮蔽了整个地球，这让地球上一半的生物灭绝。
　　而这次撞击也被认为是导致恐龙灭绝的直接原因。虽然相比于地球的体积，这颗10多公里直径的小行星算不上大，但是他这一撞，不仅扰动了地表的大气，破坏了生态系统，更震荡了地壳，导致了火山爆发和地震。
　　就这样，火山灰和地表燃烧的灰烬，夹杂着已经气化的小行星和冲击波扬起的烟尘遮蔽了整个地球。没有了阳光的照射，地球的年平均温度也逐渐降低，并持续影响着地球上的生命，也就是从那个时代之后，体积更小，所需食物更少的哺乳动物才得以存活下来。
　　前几期我还讲了通古斯大爆炸，通过研究，科学家推断那也是一颗在空中爆炸的陨石。
　　而2019年，一颗直径约为百米的小行星，在与地球非常近的距离擦肩而过，这个距离近到不足地月距离的五分之一。可以说是相当惊险，如果这颗陨石不小心掉到地球的话，那么有可能形成约为30倍日本广岛原子弹的威力。
　　现在，我们已经发现了直径超过150米的有将近8000颗，而直径超过1公里的也将近900颗。这些大大小小的小行星中可以对地球构成威胁的也将近1500颗。虽然他们大部分会在进入大气层时变成火流星燃烧殆尽，但仍然有超大的近地小行星会发生触地爆炸。即便是只有百米大的中等行星撞击地球也足以威胁全球人类的安全。如果是直径1公里以上的小行星触地，其能量也有几百倍全球核武共同爆炸的威力。这足以直接对地球造成危害。
　　这还是我们已经探测到的太阳系内部的行星，如果把时间尺度拉长，科学家们预测，类似于导致恐龙灭绝的大型行星撞击，平均会每1亿年发生一次，即便是类似于通古斯那样的不算太大的爆炸预计也平均会100年发生一次。
　　现在我们已经在地球上发现了190多个陨石坑，直径从几百米到几十公里，更有超过上百公里直径的超大陨石坑。
　　虽然我们都知道行星撞地球的威力，但是真正让人类团结起来共同计划应对这一危害的时候还是在20世纪的1994年，那年，人类首次目睹了彗星撞击木星的全过程。
　　我还记得那天我守着家里那靠铁杆子当天线的小彩电，模模糊糊地在新闻中看到苏梅克列维9号彗星破碎的碎片撞向木星，这是人类历史上极其难得也从没有被目睹过的一次，发生在太阳系内的宇宙事件，短短5天的时间，这颗被号称太空吸尘器的木星强大的引力撕碎的苏梅克列维9号的20多个碎片接二连三地撞击木星，所产生的能量相当于在5天的时间内不间断地爆炸了20亿颗原子弹。
　　这种能量，即便是这些碎片里最小的一片撞向地球，也足以能毁灭地球几次的了。
　　这次彗星撞击木星着实给人类吓到了。撞击发生的第二年，也就是1995年，人类开始高度重视地外小行星的威胁。并由联合国组织举行了第一次预防近地天体撞击地球的研讨会，1999年，联合国正式通过了维也纳空间与人类发展宣言，阐述了这种威胁对人类的危害以及应对这种情况的国际协调必要性。2001年，联合国近地天体小组成立，2013年，第68届联大批准成立了国际小行星预警网。
　　通过世界各国多年的研究，我们根据其运行轨道将地外小行星进行了分类，分为了的地内型、地外型、阿登型、阿波罗型这4种。这其中只有阿登型和阿波罗型这两种会穿越地球轨道对地球造成威胁。确认了类型，那么接下来咱们就要考虑应对的措施了。
　　如果要改变小行星的运动目标其实无非就两种方式，一种是改变他的轨道让它远离地球，另一种就是摧毁它。让它变成碎片，被地球的大气烧毁或减小对地球的伤害。
　　那首先咱们来说说电影中经常使用的方法，爆破，就像很多电影桥段一样，对于那些快速逼近地球的地外行星来说，直接用核弹去轰显然是最有效的方式，反正地球最不缺的就是这玩意了。
　　虽然核弹威力很大，但是也得分怎么个用法，比如核爆炸，就分为空爆，表面爆炸和地下爆炸这三种。
　　首先说空爆，对于预警时间较长体积较大的小行星就可以用空爆，首先预警时间长，咱们就要平衡载具的燃料和载荷的重量比，这样就可以用适合的核弹当量和载具来对其进行远程的投送。
　　在到达小行星后，核弹不与小行星接触，而是在他的表面上方进行核爆，类似于在地球的那种空爆，为的是利用核爆的高温来熔融掉小行星表面的物质，然后让他蒸发形成喷射，来让小行星改变轨道。这个就有点像把小行星的表面造了一个喷射发动机，利用他喷射自己的物质来使他变轨。
　　而表面爆炸和浅表爆炸，则是对预警时间短，体积小的小行星最为有效，但是这种方法有两个问题，一个是会无法控制爆炸的碎片，因为爆炸后体积较大的碎片还是有可能落到地球，扛过大气层的燃烧而触地造成危害，如果运气不好的话，可能人类还是要付出很大的生命代价。另外一个是爆炸效果不好掌握，尤其是浅表爆炸，很多类似的电影都有过这样的桥段，就是由于小行星体积大，在他的表面爆炸炸不动它，得往他的内部钻孔，将核弹深入到他内部已达到效果。但毕竟是电影，现实状况其实并不需要那么兴师动众的让航天员和小行星同归于尽。毕竟没有那么长的时间让你带着人和设备飞过去再打眼儿，再逃离，甚至一般都没有足够的时间逃离。与其这样，我们不如把伺候人的这些生命维持系统载荷都用来装核弹头岂不更实际一点吗。
　　基于此，美国的研究中心曾经提出过一个方案，就是用一个撞击器和一个核弹载具组成一个组合体来对行星进行拦截，也就是说，撞击器在前，核弹在后，两个设备中间始终保持硬连接，这样，就可以保证核弹可以在撞击完成后顺利地引爆，因为如果直接用核弹头去撞击小行星，是有极高的失败风险的，就怕撞完了不爆炸，或者是还没达到计划深度就炸了。毕竟在这种情况下，时间是极其宝贵的资源，容不得失败。
　　除了用核弹这种最劲爆的方式之外，还可以用动能撞击的方式，直接将小行星撞离轨道。这种方式最大的特点就是，技术成熟，简单灵活，瞄准了兑过去就行，对于低于1年预警时间的小行星可以很快地做出反应，但是对于大型的行星就得需要长达10年的预警期了，因为要留给小行星足够长的距离让他偏离地球轨道，毕竟咱们的子弹卫星不可能做得太大。
　　而且这种方式已经被美国和日本进行过验证了。2005年，美国深度撞击号探测器成功击中坦普尔1号彗星的慧核。虽然这个大铜疙瘩撞向彗星本体好比蚊子撞飞机，但也改变了其近日轨道10米。起码验证了可行性，还有号称不死鸟的日本隼鸟号彗星探测器，历时7年，带着利用撞击器采得的彗星样本返回了地球。这次探测也顺便改变了彗星的运行轨道。
　　经过深度撞击和隼鸟号的尝试后，在今年的9月，美国DART任务航天器在距离地球1140万公里处成功撞击了小行星。这是人类首次针对改变太空天体运动轨迹这门主题来进行尝试。
　　一直以来，动能撞击都是和行星探测共同开展的，这是因为，地球在形成的初期，极有可能受到了携带含有生命构成元素的小行星撞击，而逐渐积累除了生命孕育的基本条件，就像深度撞击探测的坦普尔1号彗星，这颗大彗星的彗核就是一个冰核。
　　还有很多小行星含有大量的稀有元素，比如6500年前造成恐龙灭绝的那次大碰撞，就释放了大量的依元素，后来科学家们在全球各地的那个时期的土层中相继发现铱元素就是一个很好的佐证。还有前文讲过的通古斯大爆炸，很多科学家就发现了在爆炸的区域范围内发现了大量的铱元素沉积，也佐证了通古斯大爆炸是地外小行星空爆的原因。
　　所以说，地外小行星虽然威胁着地球的安全，但也同时是我们人类的宝贵矿藏，好比一个漂浮在空中的资源包。未来人类可以将其牵引至月球附近，安全地对其进行开采。
　　其实除了核弹爆破和动能撞击，人类还有很多应对小卫星的方式和方法，但是这些都需要建立在长预警时间的基础上。比如引力牵引，我们都知道，万有引力定律，任何物体之间都有相互吸引力，而这个力的大小与各个物体的质量是成正比的，也就是说质量越大的物体引力也就越大。根据这个原理，咱们就可以发射一颗大质量的航天器，然后停留在小行星的附近，这样，这个航天器就可以依靠自身的重量优势，对小行星形成一个牵引力。类似的方案还有，拖船方案，这个也好理解，就是发射一个航天器，然后把他锚定在小行星上，利用航天器的推力把它推离轨道，就是电影流浪地球的那个原理。
　　除了这种生拉硬拽的方式之外，我们还可以用光来影响小行星，首先是激光，我们可以用一个功率足够大的激光发射器来照射小行星，灼烧小行星的表面，让他的表面物质产生高温蒸发效应，形成一种物质喷射，就跟刚才讲的核弹空爆造成的表面物质熔融蒸发产生喷射是一个道理，而且这个用法其实与核弹一样也来自军事用途，实际上就是现在发达国家正在大力研发的激光反导和激光反无人机的激光武器。
　　除了激光我们还可以用太阳光，我们都知道，太阳光是有光压的，之前我曾讲过太阳帆技术，这是一项比较成熟的技术了，已经被用在长距离深空探测器和卫星残骸回收等技术上面了，相反的还有太阳光反射法，这技术其实就是把小行星变成光帆，我们可以在太空部署一个足够大的反射面，将阳光反射到小行星上，让光压为他减速。
　　还有质量驱动和离子束牵引等技术我就不一一地介绍了。总之，除了核爆及动能撞击这两种最直接的方式之外。其他的方式都需要极长的预警时间，因为无论是光能还是行星自身的喷射能，他们所产生的力都非常小，都需要较长的作用周期。
　　虽然我们已经有了相对成熟的两种技术，但是估计，百米量级的近地天体其实我们只发现了预估数量的不到20，也就是说，还有将近80足以威胁人类安全的小行星由于其距离较远，并且亮度很低，仍然没被发现，并且基于现在的观测条件，我们对已经发现的近地天体的预警路线和时间还是存在一定的误差的，这是因为我们的观测条件还无法对其进行精确定位，如果要实现更大规模的探测还有很长的路要走，我们还要更深入地加强国际合作以及探空雷达的部署能力。
　　总之，在现有观测条件和技术能力的限制下，未来小行星防御的方式还是会以核能和动能这种相对成熟的方式为主，而提升防御能力和侦测能力就必须要加强国际的合作。
　　同时，随着人类科技的发展，未来总有一天我们可以有效管控太阳系内的近地天体，并会将这些威胁地球安全的小行星变成我们战略资源储备库，到那时，太空的大航海时代也就开始了。