中国小行星防御系统小行星防御研究

如何应对近地小行星撞地球的威胁
如何应对近地小行星撞地球的威胁
2012年1月27日，一颗公共汽车大小的小行星与地球擦肩而过，距离地球最近时只有6万千米。这颗名为“2012BX34”的小行星位列20颗最接近地球的小行星之首。尽管它没有对地球造成威胁，但再次向人类敲响了警钟，要加速研究如何防止近地小行星撞击地球的方法和技术了，因为小行星撞击地球是世界上四大突发巨大灾难之一，撞击地球的可能性今天仍然存在。
历史上可能曾发生过多次小行星撞地球的事件。例如，恐龙可能是在一颗小行星撞上地球后的几周内全部死亡的。2002年6月6日，一颗直径约10米的小行星坠入地中海，它在大气层中引爆燃烧时释放出的能量大约相当于2.6万吨TNT ，与中型核武器爆炸释放的能量相当。2008年，一个直径只有几米的小行星坠落到了苏丹，碎片散落到了努比亚沙漠。1994年7月16日至22日，一颗名为“苏梅克－列维9号”的彗星与木星迎头相撞，这是人类史上第一次直接观测到的天体相撞。
目前有近700颗近地小行星被列入危险名单，为此人类应提前做好准备。随着科学技术的飞速发展，人类有办法避免小行星撞击地球。
欧洲的新计划
据2011年1月27日的英国《每日邮报》透露，欧洲拟在8年内为地球建造预防小行星撞击的“近地轨道防护盾” 。在此之前，欧洲航天局的先进观念小组曾设计出了用一排人造卫星或火箭推动小行星偏离撞地轨道的方法。科学家最感兴趣、也是最容易的方法，就是派遣一艘太空船和小行星猛烈碰撞，从而改变它的方向。为了应对20年后“阿波菲斯”小行星对地球的威胁，欧洲航天局又制定了一个“堂吉诃德”计划，即派两艘太空船前往一颗测试小行星。其中一艘太空船名叫“西达尔戈” ，它将和这颗小行星高速相撞，而另外一艘名叫“桑科”的太空船则将在附近测量小行星的轨道改变情况。
链接：近地小行星指的是轨道与地球轨道相交的小行星。目前已知直径4千米的近地小行星有数百个，此外，可能还存在成千上万个直径大于1千米的近地小行星。直径大于1千米的小行星撞击地球的能量，相当于全球核武库的核弹爆炸能量的几百倍。它撞击地球后会诱发地球气候、生态与环境的剧烈灾变，导致地球上许多物种的灭绝。地球在历史上遭受过频繁的小行星撞击，地球表面残存的100多个大型撞击坑就是证据。
欧洲最新的“近地轨道防护盾”计划旨在研究通过导弹炸毁、引力牵引和主动碰撞等多种手段，防范近地小行星撞击地球。它由欧盟出资400万欧元，相关科研机构及欧盟战略伙伴出资180万欧元，德国宇航中心负责该计划的具体实施，拟在3年后进行测试和评估，如果在资金方面有保障，该计划有望在2020年以前正式实施。而参与“近地轨道防护盾”计划的研究员沃尔夫拉姆?9?9洛克表示，已有的核弹炸毁、引力牵引和主动碰撞等想法尚不成熟。
各国积极谋划
小行星撞击地球可使人类遭受灭顶之灾。因为如果1颗质量11吨小行星与地球相撞，其能量相当于1万颗百万吨核武器爆炸的能量。科学家估计，如果有小行星撞向地球，即使是一颗直径仅200米的小行星，就足以毁灭地球上的一个国家。所以，许多国家都在研究应对方法。
例如，根据美国国会1998年的一项决议，美国航空航天局实施名为“太空卫士”的计划，力求定位地球周边90％以上直径不小于1千米小行星的运行轨道，并确认哪些小行星可能会对地球造成威胁。“太空卫士”计划已经完成，地球周边约有1000颗符合上述条件的小行星，其中93％已被定位。2005年，美国议会就要求美国航空航天局制定一个关于小行星意外撞击地球的防御计划。2007年，美国航空航天局在行星防御会议上提交了自己的报告，在该报告中提出了多项计划，包括使用核爆炸产生的力量使小行星远离地球，认为它比其他非核爆炸更有效。美国测试了小行星表面爆炸、地下爆炸和对峙爆炸(指炸弹不与小行星接触)等方式，其中表面爆炸和地下爆炸的能量是最强大的，但有可能将小行星爆裂成碎片而威胁地球，所以，美国航空航天局认为，使用一系列对峙爆炸可能是使小行星偏离地球的最有效的方法。
链接：据天文学家研究认为，直径大于1千米的小行星撞击地球的概率为每10万年1次，但仅此一次就可能毁灭地球生物。而直径接近10米的天体撞上地球的概率仅为每3000年一次。一些科学家认为，小行星撞地球的风险被严重低估了。英国和美国的研究部门警告说，一颗被称为“20030Q47”的小行星可能在2014年3月21日撞击地球，不过机率是九十多万分之一，基于这颗小行星的尺寸(直径不足1.6千米)和速度(每秒钟约32千米) ，还是值得科学家们对它进行观察的。但据南京紫金山天文台专家根据观测得出结论，近20年内应该不会有小行星和地球相撞。
近年，美国航空航天局顾问小组又呼吁成立小行星防御办公室，保护地球免受小行星和其它有威胁性的太空岩石的撞击。这是该小组使用现有硬件打造陆基预警系统、评估探测有威胁的近地物体等。
美国目前主要用PS1天文望远镜负责监视地球附近直径300米到1千米的小行星。2009年，美国发射了“广域红外探测器”空间望远镜，用于搜寻宇宙中尚未被发现的天体，其中包括可能对地球构成威胁的小行星和彗星。
俄罗斯联邦航天局局长曾在2009年12月30日透露，俄罗斯的顶级太空研究人员正计划对编号99942的“阿波菲斯”小行星的轨道施加影响，可能设计一个航天器在“阿波菲斯”小行星飞向地球之前来改变它的轨迹。该小行星将在20年后靠近地球。
俄罗斯行星保护中心领导人表示，如果有充分的资金保障，俄罗斯目前的技术条件完全能够在5年内建成行星保护系统来保护地球免遭小行星的袭击。该中心打算建立一个名为“行星保护系统快速反应梯队”的地球保护盾牌，它由多枚宇宙观测航天器、侦察卫星和太空拦截航天器构成。当观测航天器观测到危险天体时，马上把信号传输给侦察卫星并由侦察卫星对危险天体进行全程跟踪监测，而太空拦截航天器负责摧毁小行星或改变小行星运行轨道。
【中国小行星防御系统小行星防御研究】2001年，英国成立了专门研究近地小行星和彗星等天体与地球相撞几率的研究中心，以便为公众提供准确客观的信息。该中心的任务包括：提供近地天体的数量和位置的资讯，评估它们撞上地球、造成灾害的几率等。
据美国今日航天网2011年10月18日透露，日本已经对公众发布了世界上最大的太阳系小行星数据库，小行星数量超过50万颗。这些数据由2006年发射的“光”卫星获取，其中5120颗小行星的体积数据较为准确。
我国中科院紫金山天文台有一台专门用于搜索近地小行星“杀手”的天体探测望远镜，其观测能力居全国第一，世界第五。天文台专家借助这双“慧眼” ，已经
发现了近800颗小行星并且获得了国际临时编号。据中国权威专家说，假若能够在一年前发现有可能与地球相撞的小行星，就能够及时采取措施，摧毁它或改变其运行轨道。
由此可见，为了防止小行星对地球带来危害，需要所有国家共同关注共同努力，开展国际合作。
几种防撞方案
为了有效防止小行星撞击地球，首先需要监控有可能飞近地球的小行星，精确预测近地小行星的飞行轨道。全球已经建立了近地小行星观测网，其中最先进的是美国近年在夏威夷建成的一套由多台天文望远镜组成的小行星观测网络。这个被称为“全景观测望远镜和快速反应系统”的复杂装置主要用于搜寻那些环绕太阳运行并有可能撞击地球的危险小行星。
至今，已有多种防止小行星撞击地球的方案。例如，用核武器炸毁可能撞击地球的近地小行星；发射导弹或航天器猛烈地撞击近地小行星，用机械力使其改变轨道；用太空镜群或激光所产生的能量把近地小行星推往新的轨道；发射引力航天器靠近对地球有威胁的近地小行星，然后通过自身引力使该小行星脱离原来的轨道；用质量巨大的绳索套住近地小行星，采用改变其重心的方式来改变小行星的轨道；给小行星上安装“太阳帆”或一台大型火箭发动机，把它从地球的轨道上推开。不过，这些方案设想各有利弊，究竟哪种最好目前还没有定论。
例如，用导弹或核装置可以把小行星炸成一分为二的两部分，这样小行星的质量就发生了变化，其轨道也就跟着变了。但一些科学家认为，将大块行星体岩石分裂成小块的方法不妥，会使小行星爆破后无法确定随后出现的结果，因为对于小行星的内部结构目前尚不完全清楚。为此，美国正在酝酿派航天员登陆近地小行星进行科学考察和研究，协助探索地球在受到小行星威胁时抵御它的方法。
就目前的技术水平而言，通过发射人造天体撞击小行星以使其偏离轨道绝对是有可能做到的。发射人造天体到太空后，把它调整到和小行星平行，并使两者的相对速度为零，然后用机械力推小行星一下，它就会改变轨道。但这样做将需要对小行星的表面进行详细了解。还可以用改变颜色的方式以改变小行星轨道，如果小行星原来是灰色的，可以将它变成纯黑色，物体的颜色可决定吸收热量的多少，轨道也会随之改变了。
美国航空航天局提出的其他非核爆炸类选择还包括，使用激光或者巨大的镜子对小行星能量进行聚焦，汽化掉行星部分体积以使其偏离轨道；或者使用飞船将小行星拖向其他方向。
美籍华裔航天员卢杰等推出的“重力拖车”方案是以柔克刚，其中小行星拖曳飞船只需要盘旋在小行星表面，利用重力作用充当飞船无形的拖链，逐渐改变小行星的飞行速度，日积月累，则可以改变小行星的运行轨道。
不过，也有人欢迎小行星光临地球，因为一个仅一英里(约1.6千米)宽且含有上等镍与铁的小行星，能给我们带来高达4万亿美元的资产。除了大量的镍与铁之外，有些游离的小行星还可能含有丰富的金和铂，以及一些稀有元素如铱等，其价值无法估计。所以，目前有些科学家们正在想方设法地积极准备迎接这些地球的不速之客哩!
一组国际航天员于2011年10月17日探访了太平洋，试验为解决小行星乘员任务中遇到的工程问题所制定的新解决方案。他们乘坐“宝瓶座”水下试验舱在佛罗里达州拉格岛附近水域执行一项为期13天的水下任务，主要包括三个方面：如何在小行星表面抛锚，如何在小行星表面移动和如何最好地收集数据。与月球任务和火星任务不同，小行星上的重力微乎其微，不足以吸引航天员或飞行器，所以必须有一个“锚”(用于固定) 。

文章插图

如何防御小行星撞击地球？
天文学家研究发现，小行星大多由石块、金属和尘埃构成，小如卵石，大如山脉，形状不规则，外表暗淡。它们本该聚集在火星和木星轨道之间、被天文学家称为“小行星带”的地方绕太阳公转。但它们由于质量较小，常被大行星的引力摄动而远离原来的轨道。在这种情况下，地球可能成为它们的目标。同样道理，彗星也可能会对地球造成伤害。
近年来，美、英、法、德、日、俄等国家联手建立了近地天体国际监测网，先后发现了近千颗具有潜在威胁的近地小行星。中国科学院也在1999年组建了“近地天体探测和太阳系动力学研究”团组，现已在江苏省盱眙县建立了紫金山天文台近地天体观测基地，近年又成功安装了1．2米施密特近地天体探测望远镜，力争在两三年内成为国际联测网中开展天体碰撞预报和空间环境安全研究的重要台站。
全球应进一步联合起来，加大对小行星的监测力度，一旦发现对地球存在严重威胁的小行星、彗星时，就立即发射载有爆炸装置的火箭或飞船，在小行星的附近引爆以改变其速度和运行方向，从而保障地球的安全。据美国太空网报道，木星在过去相当短一段时间内再次遭其他星体撞击，使木星南极附近落下黑色疤斑，撞击处上空的木星大气层出现一个地球大小的空洞。这不禁使人们担心同处太阳系的地球未来是不是也会遭彗星或者小行星撞击，造成毁灭性的灾难呢？这种可能性有多大呢？核武

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