近日,我国航天领域一项备受瞩目的计划引发广泛关注——主动撞击一颗小行星,以此验证改变其轨道的可行性。这一计划背后,蕴含着对地球安全的深远考量,也彰显着我国在航天技术领域的积极探索。
将这项计划类比于日常生活中的场景,就如同从北京精准抛出一个弹球,让它穿越数千公里后,准确击中位于广州的另一颗弹球,并且要改变这颗弹球的运行轨迹。而在实际操作中,距离远非几千公里,而是上千万公里之遥。如此超远的距离,对航天设备的精准性和动能都提出了极高要求。
有人或许会疑惑,为何要大费周章去撞击遥远的小行星?其实,这是为了提前验证撞击小行星改变其轨道的技术可行性。毕竟,宇宙中存在着无数小行星,一旦某颗小行星与地球轨道重合,后果不堪设想。若没有掌握让小行星偏离地球轨道的技术,人类或将面临类似恐龙灭绝的灾难。
在刚刚落幕的第三届深空探测天都国际会议上,我国科学家详细阐述了此次撞击验证任务的具体流程。整个任务中,首先会从地球发射一个类似母船的航天设备,它不仅具备观测功能,还携带了撞击小行星的撞击器。这个航天设备需经过漫长飞行,抵达小行星附近后,才会发射撞击器实施撞击。
当航天设备靠近小行星时,观测设备会先对小行星进行抵近观测,全面了解其参数和详细特征,随后再发射撞击器。按照规划,撞击器脱离母船后,将以每秒6.5公里的极高速度撞向小行星。如此高的速度意味着巨大的动能,而保证这样大的动能,对科学家来说是一项巨大的技术挑战。
除了动能,精准度也是关键。在茫茫太空中,距离地球如此遥远,而撞击目标小行星的直径可能仅有50米左右,要实现精准控制,无疑是对我国航天技术的严峻考验。此次撞击的小行星距离地球上千万公里,这与月球距离地球的38万公里相比,完全是不同量级的距离。
既然决定实施撞击,说明相关技术已趋于成熟。科学家经过计算认为,若能通过撞击使小行星轨道改变3 - 5厘米,那么至少在几十年到100年内,这颗小行星不会再撞击地球。
对于此次撞击试验,人们还存在一些疑问。比如,为何不选择距离地球较近的小行星进行撞击?又或者,原本不朝地球飞来的小行星,撞击后改变轨道会不会反而朝地球飞来?实际上,这两个问题都围绕着撞击试验中小行星的选择。
从宇宙运行的角度看,星系的运行并非平面,而是立体且混乱的。八大行星不在同一水平面运行,宇宙中的其他行星和恒星运行轨迹更是复杂。小行星不受单一星系束缚,在宇宙中肆意穿梭,同一星系内的小行星运行轨迹也极度混乱。这也是天文学家需要持续观测星空,计算和确定小行星运行轨迹的原因,以防止它们与地球轨道重合相撞。
基于这样的背景,撞击试验不能选择距离地球较近的小行星。因为距离近的小行星本身就有一定概率与地球相撞,一旦撞击改变其轨道,很可能会增加撞击概率。而选择距离上千万公里以上的小行星,无论撞击程度如何,都不会导致其在随后运行中撞向地球,这是科学家经过充分验证的概率事件。
那么,为何要现在进行撞击实验呢?一方面,我国在超远距离发射航天设备、精准搜寻小行星并实施撞击等技术上已经成熟。另一方面,小行星撞击地球的威胁日益逼近,人类需要足够的反应时间。
以小行星“2024 YR4”为例,从去年底开始,天文学家就对其进行观测。起初认为其撞击概率较高,但今年2月份重新测算后,基本排除了它在2032年12月22日撞击地球的可能性,撞击概率下调至0.004%。不过,科学家计算出它有1.7%的概率撞击月球。由此可见,小行星撞击地球并非遥不可及的概念,而是正在接近的概率。
历史上,通古斯大爆炸、车里雅宾斯克陨石坠落等事件,都是小行星撞击地球的近在咫尺的威胁。地球周边数以万计的小行星,随时可能对地球构成威胁。根据小行星大小,直径10米的小行星撞击地球产生的能量相当于核弹爆炸;直径超过140米,可轻松摧毁一座大城市;直径超过10公里,则会引发全球性灾难和物种灭绝,恐龙灭绝很可能就是此类事件导致。
虽然天文学家预测未来100年基本上不会有直径大于140米的小行星撞上地球,但这是基于已知小行星的测算。地球周边还存在大量未被发现、未被测算出轨道的小行星。比如,从太阳方向直直飞向地球的小行星,会被太阳光芒遮挡,在距离较远时难以被观测到。因此,未知和意外随时可能发生,越早进行撞击试验,就越能总结规律。
美国在2022年已经进行过撞击试验,成功使一颗小行星的公转周期缩短了33分钟,验证了撞击技术的可行性。撞击小行星技术本质上会产生两种结果:要么彻底改变小行星轨道,让它远离地球;要么使小行星轨道稍稍偏离,推迟其撞击地球的时间。若撞击有效,至少能推迟几十年甚至100年小行星撞击地球的时间,为人类研制航空航天技术争取更多时间。
按照天文学界定义,轨道距地球小于750万公里、距离太阳小于1.95亿公里的小行星或彗星,被定义为近地小行星。直径超过140米的近地小行星会对地球构成灾难性威胁,小行星撞击也被列为威胁人类生存的20大灾难之首。
从概率上看,未来某天一颗小行星必定会撞上地球,只是这个时间跨度在宇宙尺度内,对当代人来说似乎很遥远。但从人类文明整体角度考虑,现代人类推进的某项技术,都可能成为未来人类演化的基点。就像原始人类学会用火,无意间点亮了人类文明进程。如今研究和思考各种技术理论,也许我们这代人遇不到撞击事件,但能为下一代人留下经验和思考,推动技术不断演进。
此前美国撞击的小行星距离地球约1140万公里,我国下一步的撞击计划,选择的小行星与地球距离大概也在这个范围。在如此远的距离内,这些小行星不会对地球构成威胁,正好为人类研究撞击技术提供验证机会。在不断验证过程中,我国航天技术将飞速发展,有望引领时代,定义国际航天技术准则。