物理学家提出保护地球免遭宇宙岩石撞击的新方法

发表于 3年以前 | 总阅读数：736 次

当他们为这个几十年一遇的事件做准备时，他们没有意识到另一个天体碎片正在以更直接的方向向地球飞来。2013年2月15日，车里雅宾斯克流星，一颗直径约为62英尺（19米）的小行星在俄罗斯车里雅宾斯克市上空爆炸，它以一个浅浅的角度进入地球大气。该次爆炸震碎了窗户、损坏了建筑物，近两千人受伤，不过幸好没有人死亡。

加州大学圣巴巴拉分校物理学教授Philip Lubin表示：“事实证明，那天有两颗完全独立的小行星要经过，其中一颗我们知道会错过地球。另一颗，我们甚至不知道它的到来。”据悉，Lubin是期待2012 DA14近地交会的众多科学家之一。

对于Lubin和像他一样的科学家来说，像这样的事件强调了强大的行星防御的重要性--探测、跟踪、定性和最终防御潜在的危险小行星和彗星。像车里雅宾斯克这样威胁城市的事件是罕见的，约每50到100年发生一次，但它们有可能是毁灭性的。这些事件中最近的一次是通古斯卡事件，1908年在西伯利亚东部上空发生的空爆摧毁了数百平方英里的森林。更少见的，但仍有可能发生的，是威胁到大规模灭绝的物体，如约6600万年前消灭了恐龙的希克苏鲁伯陨石撞击，或更近的（12800年前）空爆造成广泛的燃烧和被称为年轻干旱期的“撞击冬季”的开始。

然而，我们不能排除更大的天体在不久的将来不舒服地接近地球的可能性。Apophis的直径为1214英尺（370米），将在2029年4月13日星期五近距离通过，而Bennu的直径为1608英尺（490米）预计将在2036年进行一次类似的通过。尽管预计它们不会撞击地球，但即使它们的轨道发生相对较小的变化，也可能导致它们进入被称为“钥匙孔”的引力袋，从而将它们置于更直接的轨道上朝向地球。

Lubin说道：“如果它穿过引力钥匙孔，它一般会在下一轮撞击地球。”

行星防御的战略已经从研究更好的方法来了解威胁发展到努力偏转潜在的危险并改变它们的轨道。

在提交给《Advances in Space Research》的两篇关于终端行星防御的论文中以及发表在《Scientific American》上的一篇评论文章中，Lubin和合作研究者Alexander Cohen提出了一种更加积极主动的方法来处理危险的地外空间碎片。该项目被称为Pulverize It，简称PI。

为不可避免的事情做准备--做还是不做？

“虽然我们经常说生活中除了死亡和税收没有什么是确定的，但我们当然也可以把人类的灭绝加入到这个名单中，”Lubin说道，“有一颗大型小行星或彗星潜伏在我们的太阳系中，上面写着‘地球’。我们只是不知道它在哪里，也不知道它将在什么时候撞击。”

在过去的113年中，地球曾被两颗大型小行星击中，如果它们在大城市上空撞击，可能会威胁到数百万人的生命。然而人类是幸运的。研究人员表示，鉴于这种非常真实的威胁，现在是认真规划和执行行星防御计划的时候了。PI允许使用一种合理、具有成本效益的方法来实现最终的环境保护计划。

分而治之

PI战略的关键是部署一个穿透棒阵列，它可能被装满炸药然后铺设在小行星的路径上，进而通过“切片和切块”威胁性物体。穿透棒--直径约4-12英寸（10-30厘米），长6-10英尺--在小行星或彗星核以极快的速度撞向它们时将其击碎。

至关重要的是，研究人员表示，该策略不是让物体偏转，而是让地球承受撞击，但首先将小行星分解成更小的碎片--通常有房子那么大--并让这些碎片进入地球的大气。然后，大气层可以吸收能量并进一步将房子大小的碎片汽化成不会撞击地面的小碎片。

由于最初的小行星现在是作为一个大的、分布的小碎片云进入大气层的，它们在空间和时间上分布了撞击的能量，这使得每个碎片产生的爆炸波失去了关联性。这极大地减少了威胁，从灾难性的到更多的“烟花表演”并配有灯光和声音。

Cohen表示：“如果你能把危险的大事件减少为一堆无害的小事件，你最终就减轻了威胁。这种方法的独特之处在于，你可以有令人难以置信的短的反应时间。像小行星偏转方法这样的其他技术所存在的一个问题是，它们的反应时间受到严重限制。换言之，它们依赖于在小行星接近地球之前很久，让资产将威胁全部偏转出去。”

相反，PI的“切片和切块”方法在小行星或彗星接近地球时对其进行拦截并可由今天已经存在的运载火箭部署，像SpaceX的猎鹰9号和NASA的SLS（后者用于较大目标）。根据物理学家的计算，像车里雅宾斯克流星这样较小的目标可以在撞击前几分钟使用类似于洲际弹道导弹拦截器的更小的发射器进行拦截，而像Apophis这样构成更严重威胁的目标可以在撞击前10天就被拦截。研究人员表示，这么短的缓解时间是完全没有先例的。

良好的进攻是最好的防御

研究人员指出，该计划的另一部分是考虑采取积极主动的方法来保护我们的星球。

Lubin说道：“就像我们接种疫苗以预防未来的疾病一样，正如我们现在痛苦地意识到的那样，我们可以通过使用穿透器阵列像疫苗注射的针头一样给地球接种疫苗来防止未来出现灾难性的生命损失。”

在这种方法中，同样的系统可以用来主动消除像Apophis和Bennus这样的威胁性天体以保护子孙后代。

“人们没有很好地认识到，像SApophis和Bennus小行星这样的大型威胁性天体是极其严重的。如果它们击中，它们中的每一个在撞击时的能量都相当于地球上所有的核武器的总和。想象一下，地球上所有的核武库在几秒钟内被引爆。有了PI，我们可以防止这种情况的发生，”Lubin继续说道。

据Lubin和Cohen介绍称，这种新方法可以让行星防御变得相当可行并将允许为一个强大的行星防御系统提供一个合理的路线图。

Lubin表示：“超乎寻常的快速反应是可能的。我们没有看到任何技术上的障碍。它跟当前一代运载火箭和其他即将推出的运载火箭有协同作用。此外，Lubin补充称，这种方法将跟未来的月球行动产生巨大的协同作用，月球可能作为一个行动的前沿基地。人类最终可以控制自己的命运并防止未来的大规模灭绝，就像以前地球上不屑于行星防御的住户--恐龙那样。”