小行星撞击地球及其带来的影响

《宇航杂志》上的论文讨论了可以偏转撞击地球的小行星的方案。

据新浪科技()报道:如果一个Tai 空的巨大天体即将撞向地球，我们该怎么办？也许我们可以用飞船狠狠地撞它，让它偏离轨道，或者用核武器引爆它；用重力牵引装置拖动它；甚至用聚焦的阳光让它慢下来。那么，哪个才是最好的选择呢？麻省理工学院的研究人员计算了这个问题，提出了一个系统来评估这些选择的最终效果，并根据Tai 空中的两颗小行星及其路径进行了模拟。

首先要决定是先实施侦察，还是立即发动全面进攻。这是在生死压力下做出的重要决定，也促使麻省理工学院的研究团队在今年2月的《宇航学报》上发表了一篇指导性论文，讨论了一些可以偏转小行星的方案。

在电影中，小行星的撞击几乎总是发生在最后一刻:一块巨大而致命的Tai 空岩石，如同从黑暗中射出的子弹，直扑地球，从被发现到预计撞击时间只有几周甚至几天。根据美国国家航空航天局(NASA)行星防御办公室2019年4月的报告，小行星撞击是对人类的真实威胁，但与此同时，NASA也认为他们已经发现了大多数最大且可能最致命的天体，这些天体——所谓的“行星杀手”——撞击地球的可能性非常小。当然，可能仍然存在大量较小的小行星，但仍然大到足以摧毁整个城市，这些小行星尚未被发现。

地球周围大部分较大的天体Tai 空都被严密监视过，所以在小行星撞击地球之前，我们可能会得到很多警告。天文学家观察这些靠近地球的Tai 空岩石，看它们是否可能穿过一些“锁眼”。每一颗威胁地球的小行星，都会在围绕太阳轨道的不同位置离地球越来越近，或者越来越远。沿着这条路径，在地球附近有一个所谓的“锁眼”。如果小行星下次接近我们的星球时是碰撞的最终结果，那么它必须经过这个空区域。

这项研究的主要作者、三星工程师Sung Wook Paek在撰写论文时是麻省理工学院的研究生，他说:“钥匙孔就像一扇门。一旦打开，小行星很快就会撞上地球，概率很大”。论文指出，最容易阻止物体撞击地球的时间是在它穿过某个“锁眼”之前。这将从一开始就阻止物体撞击地球。一旦小行星穿过“锁眼”，进入撞击地球的轨道，拯救地球需要更多的资源和能源，涉及更多的风险。

Sunwook Paek等作者放弃了大部分偏转小行星的方案，只认真考虑了核爆和撞击的选项。他们写道，核爆实际上很可能引发问题，因为核爆后小行星的具体表现并不容易确定，政治上对核武器的担忧也可能阻碍任务。

最后，他们提供了三种方案来执行偏转小行星的任务。如果发现一颗“行星杀手”小行星飞向“锁眼”，那么这些计划可以在短时间内准备好。

(1)“0型”任务:是向来袭目标发射一个重的撞击器，利用关于目标组成和轨道的最详细信息，使其偏离轨道；

(2)“1型”任务:首先发射侦察兵，在主撞击器发射前收集小行星的近距离数据，以便更好地瞄准射击，获得最大效果；

(3)“2型”任务:与探测器同时发射一个小型撞击器，撞击目标使其略微偏离轨道；然后根据侦察兵和第一个撞击器传来的信息，微调第二个小撞击器，让小行星最终无法穿过“锁眼”。

研究人员写道，“0型”任务的问题是，地球上的望远镜只能收集关于“黑仔行星”小行星的粗略信息。这些天体距离地球还很远，体积相对较小，反射光也比较暗淡。如果没有关于小行星质量、速度或物理成分的准确信息，撞击器任务将不得不依赖一些不准确的估计，使得无法阻止小行星穿过“锁眼”的风险更高。

研究人员认为，“1型”任务更有可能成功，因为它们可以更准确地确定小行星的质量和速度，但这种任务也需要更多的时间和资源。“类型2”任务可能更好，但它需要更多的时间和资源。

研究人员开发了一种计算哪个任务效果更好的方法，主要基于两个因素:从任务开始到小行星到达“锁眼”的时间，以及正确偏转特定小行星的难度。

研究人员将这些计算结果应用于地球附近的两颗著名的“行星杀手”小行星:阿波菲斯和贝努鸟，并提出了一套复杂的指令。一旦其中一颗小行星开始向“钥匙孔”移动，就可以用这组指令设计一个使其偏转的探测器。

他们发现，如果有足够的时间，“2型”任务几乎总能正确地偏转小行星Benu。但如果时间紧迫，可以使用速战速决的“0型”任务。只有在少数情况下,“第一类”任务才会起作用。

对于小行星阿波菲斯来说，情况有所不同，也更加复杂。如果时间紧迫，“类型1”任务通常是最佳选择:快速收集数据，以便正确瞄准和撞击。如果有更多的时间，“2型”任务有时是更好的选择，这取决于小行星偏离其路线的难度。无论如何，“0型”任务对阿波菲斯没有任何影响。

如果时间太短，阿波菲斯和贝努都无法成功将其偏转。小行星之间的差异归因于其质量和速度的不确定性，以及其内部材料对撞击的反应。研究人员写道，这些基本原理也可以用于研究其他潜在的“行星杀手”，未来的研究可以与其他选项结合，改变小行星的方向，包括核武器。选择越多，越复杂，越难计算。最后，研究人员写道，训练机器学习算法将在未来发挥更大的作用。在小行星撞击地球的场景中，这些算法将帮助天文学家根据准确的可用数据做出决策。