如果有一天真的有東西要撞擊地球，我們能怎麼辦？

1908年，一顆小天體撞擊俄羅斯西伯利亞偏遠的通古斯地區，產生的強烈爆炸摧毀了大片森林，史稱「通古斯大爆炸」

一顆直徑上百米的非常小的小行星撞擊地球，也將釋放出百萬噸級TNT當量的巨大能量，能夠輕易摧毀一座大城市

據英國廣播公司(BBC)網站報道，請各位想像這樣的情景：有一天觀測證實有一顆小行星正在朝著地球飛來，即將撞上地球，你將會是什麼反應？此時，世界各主要航天大國之間達成共識，必須合力阻止撞擊事件的發生。而接下來事情將如何發展，在很大程度上就取決於在撞擊發生之前我們還有多少應對時間了。在所有的選項中，任何一個選項都不是容易做到的，並且其中至少有一種方案將需要人類使用核彈。

大型隕星撞擊事件是非常罕有的，上一次規模較大的隕星撞擊發生在1908年的西伯利亞通古斯地區，科學家們認為當時有一顆小天體在沖入地球大氣層之後在距離地面上空大約10公里的高度上發生爆炸，摧毀了地面上大面積範圍內的森林。

根據估算，類似1908年通古斯大爆炸事件這樣規模的撞擊事件大約每隔數百年會發生一次。好在西伯利亞非常荒蕪——即便是在今天也幾乎仍然如此，當地人口只分布在稀疏散落各處，規模很小的定居點內。而如果造成通古斯大爆炸的那顆小天體撞擊地球的時間再晚5小時，那麼它撞擊的地方將會是聖彼得堡，造成的人員傷亡和損失將會不亞於一次超級核彈襲擊。

一顆直徑僅250米左右的小型天體就能產生類似美國亞利桑那州巴林傑隕坑那樣規模的撞擊坑

地球防禦

在不久之前我們體驗了一次這樣的噩夢場景，儘管規模小得多。在2013年，俄羅斯車裡雅賓斯克附近，一顆小天體在距離地面上空大約30公里高度上解體爆炸，強烈的衝擊波在地面上造成大量窗戶玻璃破碎，超過1400人被碎玻璃和其他濺射物割傷。據估算，車裡雅賓斯克隕星事件釋放出的能量大約相當於一顆50萬噸當量的核彈，這大約是二戰時期美國投擲在日本廣島的原子彈威力的20倍以上——所幸其發生爆炸的高度較高，因而對地面的破壞相對有限。類似這種規模的撞擊事件頻率就要高得多，從概率上講大約每年都會發生三次左右，但其中的絕大部分都發生在一些沒有人煙的偏遠地帶或者海洋上空，因此我們不會注意到它們。因此，對於我們來說，問題不是隕星撞擊事件會不會發生，而是什麼時候發生。

各國政府對這類問題有著嚴肅考慮，並採取了一系列措施為這樣的情況做好準備。以美國為例，就在今年1月份，美國宇航局(NASA)就成立了行星防禦協調辦公室(PDCO)，負責小行星監測並與其他航天機構進行相互協調，共同探討對外來天體撞擊地球風險的應對策略。

美國宇航局行星防禦辦公室主管林德賽·約翰森(Lindley Johnson)表示，目前，PDCO辦公室的主要精力集中在對潛在危險目標的探測方面，在多個不同的觀測項目之間進行協調工作。這樣做的原因很簡單：你沒法做任何具體的應對工作，除非你首先明確構成威脅的小天體的具體位置。約翰森表示：「我們努力做到能夠提前數年，乃至數十年發現並識別潛在威脅天體。」一旦對地球構成威脅的天體目標被確認，正式的應對策略就將隨之開始制定。

羅塞塔探測計劃的成功顯示人類已經有能力抵達一顆彗星

方案一：撞擊器

其中最簡單直接的應對方式被稱作「行星撞球」( planetary billiards)。顧名思義，它的基本原則就是發射一顆質量較重的物體，或者乾脆讓飛船本身去撞擊來襲小天體，目的是使該小天體軌道發生輕微偏移，從而使其錯過撞擊地球的路線。

在未來數年內，歐洲空間局(ESA)就將與美國宇航局聯合開展相關技術驗證工作，項目名稱是「小行星撞擊與偏移評估」(Aida)。該項目將包含兩艘飛船，其中一艘被稱作「小行星撞擊器」(Aim)，它預計將在2020年下半年發射升空；另一艘飛船名叫「雙小行星偏移測試」(Dart)，預計在2021年發射升空。

預計到2022年，探測器將抵達一顆「雙小行星」 65803 Didymos，這顆小行星的獨特之處在於它由兩個部分組成，除了本體之外，還有一顆小小的伴隨衛星，名叫「Didymoon」。其本體直徑大約780米，衛星直徑大約170米。這兩者之間的距離非常近，距離只有大約1100米，每隔大約11.9小時相互繞轉一周。按照計劃，Aim飛船將抵達這顆獨特小行星附近並開展繞飛，對其成分進行探測，同時等待Dart探測器抵達。而一旦Dart飛船抵達，它將撞擊這顆小行星的衛星，此時Aim飛船將全程觀察撞擊導致的結果。整個項目的目的是想要了解人類能夠在多大程度上改變一顆小行星的軌道，並且不至於將其推入一條可能威脅地球的軌道。

讀者可能會覺得這顆小行星太小了，那麼請參見以下事實。測算顯示，美國最著名的亞利桑那州巴林傑隕石坑可能是由一顆直徑僅有小行星 「Didymos」1/3左右的小天體撞擊形成的，其形成的撞擊坑直徑超過1200米。如果「不起眼」的小行星衛星「Didymoon」以大約每秒15.5公里的速度撞上地球——這是這顆小天體撞擊地球的最小速度——它將釋放相當於200萬噸當量核彈的能量，能夠輕易摧毀一座城市。而如果其以最大速度撞擊(約為34.6公里每秒)，則將釋放相當於400萬噸當量核彈的能量，這相當於200顆廣島原子彈的威力！

帕特里克·米歇爾(Patrick Michel)是法國國家科學研究中心的高級研究員，也是Aida計劃的首席科學家。他表示：「我們想要改變圍繞本體運行的小行星衛星的軌道，因為這顆小衛星圍繞本體的公轉速度僅有大約每秒19厘米。」但即便是非常微小的變化也能夠從地球上被觀測並測量，預計撞擊後其軌道周期將發生大約4分鐘的變化。

當然，另外一項重要的目的是想了解撞擊器是否能夠正常發揮作用。米歇爾表示：「所有的撞擊模型都是基於對於撞擊物理過程的了解，而我們所有的數據都是基於實驗室尺度，在厘米級目標上獲取的。」根據這樣的模型得到的數據是否適用於真正的小行星環境目前仍然是一個開放性問題。

不過，約翰森表示，這項技術目前來看仍然可算是人類掌握的最成熟的一項技術，因為在此之前人類已經展示了抵達這樣的小天體的卓越能力——包括美國宇航局的「黎明」 號探測器圍繞穀神星和灶神星運行，以及歐洲的羅塞塔飛船成功釋放著陸器登陸67P彗星彗核的壯舉等等。

在2013年，俄羅斯車裡雅賓斯克附近，一顆小天體在距離地面上空大約30公里高度上解體爆炸，強烈的衝擊波在地面上造成大量窗戶玻璃破碎，超過1400人被碎玻璃和其他濺射物割傷

方案二：引力牽引

除了撞擊選項之外，還可以利用引力——簡單說就是將一個質量較大的物體，或者說飛船本身布置到這類小天體近旁，從而利用飛船或大質量物體本身的引力逐漸地「引導」小天體改變軌道。這一方案的優勢就在於它只要求飛船能夠抵達小行星就可以。其軌道方案將是圍繞該小行星與太陽引力平衡點位置的拉格朗日點運行的複雜軌道設計。另外，美國宇航局即將發射的「小行星重定向任務」(ARM)也將間接地開展此項技術驗證，其核心任務之一便是將一顆小行星推移到地球軌道附近。

然而，以上所有這類方案面臨的一個共同的大問題便是時間。要執行這樣一個遠離地球軌道空間的應對任務將需要至少4年以上的設計建造時間，隨後飛船發射之後還將需要一到兩年的飛行時間。如果小行星的威脅迫在眉睫，那麼我們或許就將被迫考慮其他應對策略了。

方案三：激光器

美國加州大學聖巴巴拉分校物理學家張啟成(Qicheng Zhang，音譯)認為，激光或許將是更好的選擇。激光不會將小行星引爆，而是將造成其一部分表面物質的蒸發。張與他的同事一起，在實驗宇宙學家菲利普·魯賓(Philip Lubin)的帶領下開展了一系列的相關軌道模擬實驗，並在提交給太平洋天文學會的一篇論文中對相關情況進行了闡述。

儘管聽上去似乎這種方法並不會產生什麼效果，但請記住，只要時間足夠長，即便最微小的改變也將讓小行星的軌道發生數千公里的偏離。張表示，激光方法的優勢之一就在於我們將可以在地球軌道上建造一台大型激光設備，而不需要長途跋涉追逐小行星。一台前兆瓦功率激光器連續對一顆小行星照射一個月，將有能力使一顆直徑80米的小行星(與造成通古斯大爆炸的小天體直徑相當)的軌道偏離兩個地球半徑那麼大的距離(大約12800公里)。這已經足夠避免碰撞的發生。

這一方法的另一個版本則是發射一艘探測器，上面安裝有一台功率稍低的激光器。不過這樣做的話你就必須讓飛船去追逐小行星並在較為靠近的位置上對準小行星發射激光束。由於這樣的激光器比較小(可能在20千瓦級別)，它將需要連續照射數年時間才能造成目標小行星的軌道發生足夠避免碰撞的偏移量。不過，根據張等人的計算，這一方案中，只要能有15年左右的提前量，這樣一艘小型飛船仍然將有能力讓目標小天體軌道發生足夠大的偏移量。

張表示，他所提出的地球軌道激光器方案之所以更加優越，是因為要讓一艘飛船進入小行星或者彗星環繞軌道並非那麼容易的事，儘管我們此前已經成功實現了這一點。他說：「羅塞塔飛船此前的目標是另外一顆彗星46P，後來由於發射的推遲，46P彗星已經不再是一個合適的目標，於是項目組不得不重新選擇了探測目標。但如果一顆彗星正處在撞擊地球的軌道上，那麼我們可就沒有臨時調整探測目標的那種奢侈了。」他還指出，小行星的追蹤並不十分困難，但要想真正飛抵某個小行星附近，一般情況下也將需要3年左右的時間。

不過，約翰森也對軌道激光器的想法提出了一些擔憂，簡單來說就是在此之前人類還從未向地球軌道上發射過千米級別的大型物體，更不要說是一組大型激光器了。他說：「這個想法中有很多東西我認為都還不夠成熟，比如說，將太陽能可靠地轉化為激光能，並長期維持穩定運行便是我的擔憂之一。」

方案四：直接使用核彈

除了這些選項之外，還有核選項可以考慮。如果你看過好萊塢大片《世界末日》或者《深度撞擊》的話，你就明白這種解決方案有多麼直接。但實際上，這一方案要想真正實施仍然充滿困難和不確定性。英國思克萊德大學的馬西米里亞諾·瓦西爾(Massimiliano Vasile)指出：「你將需要把整個基礎設施都送入太空才行。」他提出在距離目標小天體附近空間引爆核彈。和激光方案一樣，這一計劃的基本設想也是造成小行星表明的部分蒸發，這一過程將產生推動力，並進而改變小行星的運行軌道。瓦西爾表示：「這樣做將具有很高的能源利用效率。」

儘管激光或者核選項似乎能夠發揮作用，但首先你必須明確來襲小天體的物質組成情況，因為不同的物質成分，其蒸發溫度都是不同的。另一個問題是某些小行星的疏鬆性。很多小行星實際上都是由一些大石塊以一種非常疏鬆的方式堆積在一起形成的。針對這樣的目標，撞擊可能不會得到很好的結果。這樣的情況下，引力引導方案可能就會是一個比較好的選項，因為這一選項對於小天體的物質組成和堅固性沒有什麼要求。

政治與法律風險

當然，以上所有這些選項在真正實施的時候都會遭遇到一個終極障礙：政治。1967年簽署的《外層空間條約》明確禁止在太空中測試和使用核武器，而在軌道上部署千兆瓦能級的強大激光器也將讓很多人感到坐立不安。

張指出，如果將軌道激光器的能級降低到大約0.7千兆瓦級別，那麼它將只能在限定時間範圍內將小行星軌道偏離大約0.3個地球半徑，或者1911公里。他說：「能夠摧毀一座城市的較小型的小天體數量要遠比能夠對整個地球構成全球性威脅的較大型小天體多得多。現在，設想有這樣一顆小天體正飛向美國紐約。取決於不同的條件，人類嘗試偏離這樣一顆小天體軌道的努力有可能造成的後果是來襲小天體最終仍然撞上了地球，但其撞擊地點發生了改變，比如不是紐約，而是撞上了倫敦。如果存在類似這樣的風險，那麼歐洲就難以冒險同意此類軌道偏離任務。」

不過，約翰森也指出，執行此類任務的法律風險或許也不會如想像的那麼高。他指出：「在那些條約中都存在著排除條款。」比如在《外層空間與全面禁試條約》中並未禁止彈道導彈(可能攜帶核彈頭)「通過」宇宙空間。另外，考慮到地球防禦的重要性，相信很多批評者也會有所克制。

米歇爾指出，與其他所有自然災害都不同的是，這是一類如果採取正確應對手段，我們可以避免的災害。他說：「相比海嘯或是其他自然災害，這是我們唯一能夠做點什麼預防它發生的一類。」

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