很遗憾,面对公里尺寸级别的小行星或彗星的撞击,以目前的技术水平人类能做的非常有限。
目前能想到的方法有以下几种:
6500万年前造成恐龙大灭绝的小行星尺寸是10公里。如果现在有同样大小的小行星撞击地球,人类同样会面临绝望。如果是小一点的,比如尺寸在1公里以下,或许没那么绝望,但是相比上面的主动干预的方法,可能更靠谱一点的方法是,测算出该小行星或彗星会何时撞击到地球哪个地区,提前疏散撤离该地区的人口,将伤亡损失降低到最低。
当前主要的航天大国对地外天体的威胁越来越重视,除了密切观测追踪这些天体的轨道外,也在积极采取一些防御测试,比如上个月NASA发射了一颗卫星,进行”双小行星重定向测试“(DART)[1],这颗卫星将主动撞击一个直径为140米的小行星(该小行星绕着一个更大的小行星旋转),看看对其轨道有怎样的影响,以此来测试保护地球规避其他天体的技术。今年10月25日,我国第一届全国行星防御大会(PDC)在广西桂林召开。大会的主要议题就是探讨我国在近地小行星的监测、预警、防御领域的科学问题和工程技术方案[2]。
所以,面对地外天体的撞击威胁,我们并不会坐以待毙。恐龙之所以会灭绝,是因为它们没有发展天文学啊。
先说明一下,直径5~10公里的小行星一旦撞击地球,将发生非常可怕的后果。6500万年前,一个直径10 km的小行星撞击在尤卡坦上,引发了全球性森林火灾和强烈的地震、海啸,扬起的尘埃长时间遮住了阳光,使得地球温度下降了16 ℃,导致了地球上70%的物种灭亡,恐龙也是在那一次撞击中灭绝的。不过题主也不要紧张,因为目前科学家也想了很多办法,防止这样的事情发生。首先就是建立监测体系,用于检测小行星的袭击。
监测小行星
目前人类已经建立了针对小行星的预警体系。
比较典型的小行星探测计划有:美国的“尼尔–舒梅克号”(Near Earth Asteroid Rendezvous-Shoemaker)、“黎明号”(Dawn)、OSIRIS-Rex(”Origins Spectral Interpretation Resource Identification Security Regolith Explorer)探测器,日本“隼鸟号”(Hayabusa)、“隼鸟2号”(Hayabusa 2),ESA的“罗塞塔号”(Rosetta)等。2015年中国的“嫦娥2号”探测器在拓展任务中近距离飞越“战神”小行星(4179 Toutatis),实现了我国在近地小行星抵近探测领域的突破。
同时,科学家们还建立了一套检测算法用于评估小行星撞击的风险。由位于南加州的NASA喷气推进实验室管理(JPL)的近地天体研究中心(CNEOS)会计算每一个已知近地天体轨道以此来改善撞击危险评估,进而为NASA行星防御协调办公室(PDCO)的工作提供支持。据悉,CNEOS已经用JPL在2002年开发的名为 “哨兵(Sentry)”的软件监测了NEA所带来的撞击风险。并且为了应对将来更多的近地小行星,NASA天文学家们开发了 “哨兵-II(Sentry-II)”,这是哨兵的新一代算法,从而更好地评估NEA撞击概率。
截至2018年1月28日,全球共发现近地小行星17627颗,其中直径大于140 m的约8035颗,直径大于1 km的约886颗,随着观测技术手段的不断进步,最近10年内近地天体发现的数量迅速增长。而已探明的小行星中,直径大于1 km的小行星数量自2010年以来基本维持不变(见下图)。因此,在半年内忽然出现五到十公里且没有被人类检测到的天体,这个概率本身就不是很大。
防御小行星
根据小行星预警时间的不同可以将小行星防御策略分为短期快速防御和长期缓慢防御。短期快速防御方案一般可采用:核拦截器、动力冲击器(航天器撞击)策略;而长期缓慢防御策略则可以采用如:太阳能集热器、低推力推进、质量驱动器和引力拖拽等策略。
对于威胁地球的大型小行星和预警时间较短的小行星,最简单、最直接也是最有效的防御方案是使用核武器摧毁威胁性星体。
而非核方案则侧重于从不摧毁小行星的出发点进行设计,通常的方案是将小行星偏转出撞击地球的轨道。在小行星表面安装特定设备抛射行星表面物质,在改变小行星质量的同时会产生一个反向作用力进一步促进行星轨道变化;对于预警时间较短的小行星,要求在短时间内速度改变量较大,这就需要较大的作用力来达到相应的速度改变量实现小行星的快速偏转。简单地说就是利用火箭或者航天器将小行星推出撞击地球的轨道。
而中国科学院国家空间科学中心的科研团队还提出了“以石击石”方案。通过发射无人飞行器捕获小尺寸小行星或者在碎石堆小行星上采集超过100吨的岩石,与飞行器构成组合撞击体,操控组合体撞击对地球有潜在威胁的小行星,将潜在威胁小行星偏转出撞击地球的轨道。
当然,以上这些方法,可能对直径5~10km的小行星不是特别有效,而且也没有实际进行过实验,因此真的发生这样小概率的事件,也许我们只能躲入地下掩体了。
参考
近地小行星观测技术分析http://jdse.bit.edu.cn/fileSKTCXB/journal/article/sktcxb/2020/2/PDF/sktcxb-7-2-new-sunhaibin.pdf