飛船撞擊小行星，一次 23 億元
來源：倍可親(backchina.com)當行星撞上地球，人類該如何應對？6900 萬年前小行星撞擊地球導致恐龍滅絕的悲劇，給人類留下了心理陰影，影視作品和科幻小說都試圖對此提出解決方案。
電影《獨行月球》提出 " 月盾計劃 " 的方案，即人類在月球上部署重型核彈，先摧毀小行星，再利用月球對地球進行掩護，抵擋小行星爆炸產生的碎片。
電影《獨行月球》中，人類為抵禦小行星的撞擊，拯救地球，在月球部署了月盾計劃
美國電影《不要抬頭》里，面對一顆還有六個月就要摧毀地球的彗星，美國政府打算用飛船將大量核彈運送到太空，利用爆炸的衝擊力將彗星推離地球。
阻擋行星毀滅地球的想象，隨著一個名為 " 雙小行星重定向測試 "（DART）的任務啟動，走向現實。
北京時間 9 月 26 日，一顆被人類發現了 26 年的小行星慘遭宇宙飛船 " 碰瓷 "。根據人類過去對其運行路徑的監測和理解，美國宇航局（NASA）當天成功引導一艘宇宙飛船撞向了它。
南非天文台望遠鏡觀測到了這一幕。一路向前的飛行器，在太空中徑直撞向了比它體積大很多的小行星，將它往前推了一把。隨後，飛行器像塵埃般消失在太空中。
據 NASA 解釋，該小行星沒有對地球造成威脅的可能。之所以會選擇撞擊它，是希望將其當作一項科學應用研究。
這也是全球首次 " 行星防禦 " 任務的實地試驗。類似試驗已經在多國部署，歐空局、中國都宣布，未來 5 年內將執行小行星防禦計劃。
中國也正在加緊部署相關計劃。4 月 24 日 " 中國航空日 " 當天，中國國家航天局副局長吳艷華透露，中國正著手組建 " 近地小行星防禦系統 "，主要對小行星進行監測，判斷危害等級，採取主動手段防禦。
以卵擊石
9 月 26 日，那顆被飛船撞擊的行星仍在運轉著。從 NASA 官網上傳的高清衛星圖可以看出，它就像一個普通的石頭，表面坑坑窪窪，一直保持低速運轉。
Dimorphos 地表照片
不過，這次人類首個主動防禦 " 行星撞地球 " 的任務，瞄準的行星並非只有一個。
任務的目標是一個雙星小行星系統，名字叫 Didymos，古希臘語的 " 雙胞胎 " 之意。主星迪迪莫斯（Didymos）直徑 780 米，相當於古羅馬斗獸場般大。它的小衛星名叫迪莫弗斯（Dimorphos），每 11 小時 55 分鐘圍繞主星轉一圈。
這兩顆行星在 1996 年被科學家發現，因為離地球不夠遠，被列為對地球有潛在危險的小行星以及近地天體。在天文學上，距離太陽最近小於 1.3Au（Au 為天文單位，1Au 等效日地平均距離，即約 1.5 億千米）的小天體，都是近地天體。
截至 2020 年，人類已經發現了 2.8 萬餘顆近地小行星。這些小行星在環繞太陽運行時，也可能飛掠地球，上演真實的 " 火星撞地球 " 事件。
2020 年 12 月的一個清晨，我國青海玉樹的夜空突現一個飛行火球，拖著長尾，以接近水平的角度飛向地面。隨後該火球出現了多次空爆，將夜空照亮如同白晝。類似奇觀在約 1 分鐘后結束，天地恢復平靜，無人傷亡。
2020 年 12 月 23 日清晨 7 點 23 分的時候，一顆火流星劃過青海玉樹和西藏昌都交界的高空，化成隕石降落在中國大地
科學家後來研究發現，這是一次典型的近地小行星 " 追尾 " 地球事故。而且，沿著晨昏線飛行的小行星撞地球時，運行路徑是人類觀測的死角，很難事先預報。
每次小行星無預告的突然降落，都讓人類社會體會到衝擊和失控感。
因此這一次，DART 任務想主動出擊，先撞擊小行星。貝爾法斯特女王大學天體物理學家艾倫 · 菲茨西蒙斯在受訪時表示，DART 的目的不在於撞毀小行星， 而是測試此前從未試過的小行星軌跡改變技術。" 今後如果地球面臨被小行星撞擊的風險，就可以採用類似辦法。"
當地時間 2021 年 11 月，搭載著馬斯克 SpaceX 獵鷹 9 號火箭，DART 航天器在加州范登堡空軍基地發射升空。經過 10 個月的飛行，航天器終於抵達迪迪莫斯附近，自殺式撞擊任務即將實施。
據悉，在撞擊發生 4 小時前，航天器變得完全自主。地面控制人員只保留手動指揮的能力。
策劃 DART 的科學家安德魯 · 里夫金、南希 · 查博特等人曾在一篇論文中解釋，撞擊的最佳時間就是 2022 年。因為這兩顆小行星正好運行至近地球的距離，也是截至 2062 年前雷達測量星體的最佳機會。
9 月 26 日，DART 航天器以每秒 6.1 公里的速度徑直撞向了 " 雙胞胎 " 中更小的迪莫弗斯。它的角色相當於地球旁邊的月亮。受到衝撞的迪莫弗斯往前運行了一把。整個過程就像 " 以卵擊石 "。
與現實的物體做類比，DART 航天器與幾台自動販賣機一樣重。而它瞄準的 " 月亮 " 直徑有 160 米，與城市裡的高樓大廈相當。科學家預計，其與埃及金字塔一般重。
DART 這次想要證明的，正是用質量較小的飛船高速撞擊大目標時，目前的技術是否到位。
這張來自小型 LICIACube 航天器的圖像顯示了 2022 年 9 月 26 日 DART 任務撞擊 Dimorphos 小行星后，從其噴出的噴射物羽流。每個矩形代表不同的對比度，以便更好地看到羽流中的精細結構
NASA 預計，如果這次 " 自殺式俯衝 " 順利，迪莫弗斯將被人類行為推入更近、更短的軌道運行，其圍繞主星一圈的周期將被縮短 10 分鐘。
不過，航天器的成功 " 自殺 " 只是第一步。DART 航天器能否達到預期效果，還需科學家團隊進一步檢驗。NASA 科學家透露，未來將通過義大利航天局專門用來拍攝迪莫弗斯的衛星 CubeSat、哈勃望遠鏡等，觀測 " 雙胞胎 "。最後的成效確認短則需要幾周，長則幾個月。
威 脅
技術的美好與浪漫止不住人們對此的懷疑。畢竟，比起星辰大海，現實生活中的麵包與愛情，才是擺在普通人眼前的需求與憂慮。
NASA 為了這次的任務，花費了 3.24 億美元（約合人民幣 23 億元），代價十分高昂。
一類代表性的觀點認為，這項任務 " 可以但沒必要 "。DART 針對的是在百年內對地球不會有威脅的小行星。再加上這次發射的航天器質量很小，這讓外界懷疑其真正的效用。
DART 航天器撞擊小行星 Dimorphos 后，哈勃空間望遠鏡拍攝到噴出的塵埃和碎片羽流圖像
小行星撞地球的確每天都在發生。宇宙掉落的塵埃和殘片，一直伴隨人類繁衍生息。據科學家研究，每天進入地球大氣層的星際塵埃有幾十噸。尺寸越小的小行星，由於很難被觀測，撞擊地球的頻率越高。
雖然用人的一生來衡量小行星撞地球的概率，如同中彩票一樣罕見，但放在人類歷史長河中，小行星依然會對人類造成風險。
中科院複雜航天系統電子信息技術重點實驗室研究員李明濤曾總結，十米以內直徑的小行星撞擊地球，每月都會發生，一般會在大氣層形成火流星。而直徑十米級小行星撞地球，幾十年至百年發生一次，一般會在大氣層中空爆，產生的衝擊波和熱輻射可能危及人類安全。
一項發表於《自然》的研究揭示，從 1993 年至 2013 年，約有 60 個直徑約 20 米的小行星撞入地球大氣層，這比人們預計的高很多。但大部分人之所以忽略這一數字，是因為這些小行星都在海洋或偏遠地區的上空爆炸。
截至 2021 年發現的潛在威脅小行星軌跡圖
科學界有一個共識：會導致嚴重後果的，是直徑超過 140 米的近地小行星。這些小行星一旦撞擊地球，爆發的能量大到足以摧毀一個中小型國家。
2005 年，美國國會曾授權 NASA 尋找 90% 的近地小行星。但該任務由於撥款不足，在 2020 年宣告失敗—目前至少約一半的近地小行星還未被人類發現。
但在 2013 年，一起幾十年難遇的行星傷害人類事件，引起了科學界以及各國航天局的重視。
2013 年 2 月 15 日，一顆直徑約 18 米的小行星在俄羅斯車裡雅賓斯克地區上空墜落併發生爆炸，導致當地居民家中的窗戶被震碎，約 1200 人受傷。
車裡雅賓斯克的小行星撞擊事件
據報道，當時它衝擊大氣層釋放的能量相當於 50 萬噸 TNT 炸藥。
車裡雅賓斯克事件發生后，聯合國外太空司成立了兩個國際組織—國際近地小行星監測預警網（IAWN）和空間任務諮詢規劃小組（SMPAG）。一旦觀測到小行星撞上地球的可能性，它們將會通知各個成員國採取行動。
到了最近兩年，世界各國開始加強對近地小行星防禦系統的部署，對近地軌道開啟航天競賽。
美國宣布將研究專門針對觀測近地天體的望遠鏡，並希望在 2028 年將其送入太空。2022 年，美國國家科學院、工程院等發布 " 十年規劃 "，" 行星防禦任務 " 被列為美國未來十年的重點項目。
中國也正在加緊部署相關計劃。4 月 24 日 " 中國航空日 " 當天，中國國家航天局副局長吳艷華透露，中國正著手組建 " 近地小行星防禦系統 "，主要對小行星進行監測，判斷危害等級，採取主動手段防禦。
紫金山天文台近地天體望遠鏡觀測圓頂
" 我們爭取在『十四五』末期或者 2025 年、2026 年，實施一次對某一顆有威脅的小行星（的軌道改變技術實驗）。" 吳艷華說。
行 動
雖然近地小天體開始得到各國航天部門的重視，但關於怎麼應對行星撞地球的挑戰，目前的方案仍五花八門。
9 月，DART 任務執行前夕，NASA 行星防禦官員林德利 · 約翰遜發言稱，DART 不是唯一的應對手段，" 我們有三到四個的備選清單，將在未來進行測試 "。
由 LICIACube 拍攝的四張小行星迪莫佛斯被 DART 探測器撞擊前後的圖像
一個首推的辦法是發射重力牽引器，也就是發射一個重型的航天器，令其圍繞近地小行星飛行。重型的航天器將輕微地影響小行星的萬有引力，如果引力作用時間足夠長，將足以改變小行星與地球的碰撞軌道。
約翰遜解釋，上述技術需要非常長的時間才能發揮作用，" 所以需要我們留出足夠多的預警時間 "。
另一個富有想象力的想法是給小行星塗上顏色，再讓太陽來完成剩餘的工作。有科學家提出，改變顏色可以影響小行星在日光下的發熱程度，以及太陽光的光子從表面反彈所帶來的輕微壓力。這樣下去，繞太陽運轉的小行星也可能改變原有軌跡。
終極辦法是核爆炸。
這是好萊塢電影里最常見的橋段，也是目前人類產生最大能量的手段。根據能量分析，對於預警時間很短或質量很大的小行星，目前只有爆炸手段可以防禦。
電影《不要抬頭》劇照
不過，核爆炸有極大不確定性。小行星在結構和組成上都不是簡單的物體，人類很難準確預測爆炸后的效果。核爆炸同時會產生大量污染物和廢料，對地球生態造成不可挽回的影響。
更重要的是，一旦給該手段開了口子，它會成為一些國家使用、開發核武器的借口。目前，在國際法中，在外太空使用核武器被明確禁止。
目前來看，人類已經掌握的最成熟的技術，也是 NASA 本次 DART 運用的技術，即用動力撞擊偏轉軌道的方法。
不過，業內的共識是，這一方法的實際效用未得到驗證。即使是此次 NASA 如此酷炫地撞擊了一次小行星，考慮到小行星的大小和質量，以及危險真正出現時人類可用的時間，誰也不敢說這是一次成功的實驗。
北京大學地球與空間科學學院教授焦維新曾介紹，動力撞擊技術亟須解決的問題是 " 深入掌握撞擊對小行星軌道的效應 "，對撞擊器大小、速度、撞擊方向以及如何選擇撞擊位置，都要進行探索。
這一辦法還有一個明顯的短板：人類的航天器質量較小，只能應對較小直徑的天體。百米級直徑的天體很難被攻破。
相比之下，中國科學家提出了更大膽、高效的辦法。2020 年，李明濤團隊提出了 " 以石擊石 " 的防禦概念。
這一辦法十分新穎，用的 " 工具 " 甚至直接來自太空。
具體而言，人類先在太空中捕獲百噸級重量的岩石，再操控 " 大塊頭 " 的岩石，撞擊對地球有威脅的小行星，將其彈開或改變其軌道。
李明濤團隊做了一個模擬實驗，以提前 10 年防禦直徑 340 米的阿波菲斯小行星為例，如果利用傳統的動能撞擊方式，只能把它偏轉 176 公里；但是以石擊石方式可以把它偏轉出 1800 公里，防禦效果是傳統的 10 倍
用李明濤的說法，這是運用中國功夫 " 借力打力 "" 四兩撥千斤 " 的思路。相比於動力撞擊技術，影響近地小行星的偏轉距離可提升一個數量級。
不過，上述概念大多數都未經過驗證。因此，無論成功與否，本次 DART 航天器成功撞擊迪莫弗斯，已經為全球近地小行星的主動防禦打開了局面。
DART 航天器撞擊迪莫弗斯的效果模擬圖
但在希望面前，人類現階段還要清醒地意識到：理想與現實仍存在很大差距。
2019 年，第六屆全球行星防禦大會在美國華盛頓召開。一次各國科學家聯合防止行星碰撞地球的模擬演練展開。來自美國、歐空局、俄羅斯、中國和日本的科學家紛紛採取行動，最終將小行星從與地球 " 親密接觸 "，撞為 " 擦肩而過 "。
但壞消息是，小行星被撞出了一塊直徑約 50 米的岩石。這塊岩石沿著地球方向，朝人類砸來。
任務失敗。
這也是自 2013 年以來世界各國聯合展開的第四次模擬試驗。人類在其中已經失敗了三次。
令人傷心的結局提醒著人類，我們離主動防禦小行星還差很遠。更重要的是，防禦小行星的威脅，是一個休戚與共，需要各國齊心協力、攜手同行的使命。