2009年4月13日星期一

科學家設想派太空艦隊發射激光對付撞地行星



如何避免2036年小行星碰撞地球?

宇宙飞船舰队激光装置摧毁小行星示意图

  导读:2036年,一颗较大的小行星将进入可能与地球碰撞的轨道,如果与地球发生碰撞,它将落入太平洋,引起毁灭性的海啸。面对这样的灾难我们将如何应对呢?英国《新科学家》杂志撰文进行了探讨。

  用一颗核弹摧毁可能撞击地球的小行星是一种设想,但是爆炸后的碎片残骸仍可能威胁地球,或许我们应当采用一种尚未经证实、仍存在危险性的技术——用一 个较重的物体碰撞挤推这颗小行星,使其偏离轨道。此外除了高能量激光装置射击方法,我们还有另一种策略——无须将它分解,小型核弹引爆形成轻微推挤作用力 使小行星偏离地球。

  可行方案——小型核弹引爆产生轻微推挤作用力

  数以千计的小行星会途经地球轨道,但很少有小行星会进入与地球发生碰撞的轨道范围。目前最令天文学家担忧的是2036年一颗270米直径的小行星与地球碰撞的概率为45000分之1,这颗小行星被命名为“阿波菲斯”(Apophis)。

  为了调查如何使“阿波菲斯”或其他小行星偏离至安全轨道,美国加州劳伦斯·利弗摩尔国家实验室的大卫·迪尔伯恩(David Dearborn)带领一支研究小组模拟核弹爆炸小行星的轨迹,他们所模拟的小行星直径为1公里,由松散的岩石层构成。

  在小行星碰撞地球之前的13年就需要对该小行星进行核爆炸,这样的核爆炸需要10万吨的TNT炸药。核爆炸产生的推挤作用力将使其运行速度轻微地增加6.5毫米/秒,这种轻微改变足以使小行星偏离地球。

  这项技术也减少了小行星分解所带来的危险,仅有百分之一的小行星残骸会脱落,残骸进入地球大气层的概率仅为百万分之一。迪尔伯恩强调称,这项技术方法 现已得到证实,并且不同于“动力碰撞策略”——使用较重物体猛推小行星进入其他轨道路径。他说:“如果真得面临小行星碰撞危机,我们应当知道这种方法是可 行的,同时我们应当有一些较好的方法如何去操作实施。”

  目前,迪尔伯恩正在模拟采用小型核爆炸挤推小行星所产生的效果,在他的模拟实验中小型核炸弹少于1千吨,埋入小行星表面1米之下。他模拟的核爆炸条件 降低了核装置的重量,能更容易、更快地发射。他将于4月份在西班牙召开的第一届国际宇宙航行学会(IAA)行星防御会议上进行讨论。

  宇宙飞船舰队的激光装置射击小行星

  然而,采用激光很难将小行星推挤偏离地球轨道,英国格拉斯哥大学的马西米利诺·瓦西勒(Massimiliano Vasile)和同事们依据激光方法提供了一种摧毁小行星方案。发射8艘以上的宇宙飞船组成舰队,每艘宇宙飞船都携带激光装置,抵达会合在小行星的位置。 宇宙飞船盘旋在距离小行星几千米的位置,每艘宇宙飞船都将展开20米宽的镜子,该镜子是由聚酯薄膜等柔韧材料构成,镜子将聚焦太阳光线至宇宙飞船的太阳能 板上,为激光装置提供动力。宇宙飞船上的8个激光装置将同时对小行星表面的同一区域进行射击,将小行星的某一区域蒸发,形成气体烟雾,从而使小行星偏离轨 道。研究小组称,这种激光方法将产生轻微推挤作用力,这种方法需要持续进行数月或几年时间。该方法不会使小行星分解产生任何小碎片。

  可靠性是至关重要的

  瓦西勒也将于4月出席行星防御会议,他将在会议上阐述这种激光方法的灵活性和可行性,他说:“我们可以排列一支宇宙飞船舰队,如果某个宇宙飞船损坏, 可由其他的进行替补。同时,这支宇宙飞船舰队还可以升级,如果遇到质量更大的小行星,或者需要更快地摧毁小行星,只需添加更多的宇宙飞船就行了。”

  美国加州宇航公司(Aerospace Corporation)的比尔·艾罗尔(Bill Ailor)称,无论哪种方法被采用,对于偏离小行星轨道这项任务中至关重要的是可靠性。他是4月份召开行星防御会议的主持人,他说:“发射核弹运载火箭 的失败概率是100分之1,新型宇宙飞船的发射失败概率是3分之1。这是小行星偏离任务中至关重要的因素。”

  核弹摧毁小行星并没有想象得那么可怕

  如果我们发现一颗小行星处于与地球碰撞的轨道上,已没有时间推挤使其偏离地球轨道,我们将如果炸毁这颗小行星呢?富有争议的是炸毁小行星所形成的小碎 片进入地球大气层后仍构成很大的威胁。目前,迪尔伯恩带领的一支研究小组进行了计算机模拟实验,结果显示炸毁小行星并不像之前所想像得那么可怕。在他们的 模拟实验中,1颗1公里直径的小行星并没有什么威胁,宇宙飞船将携带900千吨核弹装置在碰撞前1000天拦截这颗小行星,将这些核弹装置埋入小行星表面 10米之下进行引爆。爆炸将使小行星成为巨大的残骸云,虽然也会有一些残骸进入地球大气层,但是这颗10亿吨小行星的主要质量碰撞地球的概率只有十万分之 一。

  然而,美国马里兰大学的德里克·理查森(Derek Richardson)警告称,用核弹引爆的方法摧毁小行星存在着风险性,由于小行星的爆炸分解主要取决于小行星的内部结构。很可能核弹引爆之后只是在小行星表面上炸出一个大洞而已.

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