中国论证建“太空近地防御系统”,建“地球炮台”究竟为了防谁?

6500万年前,一颗直径约10公里的小行星拖着长长的尾焰一头撞在今墨西哥尤卡坦半岛上,地球气候由此剧变,恐龙彻底灭绝,这是目前科学界最主流的恐龙灭绝原因“撞击说”。

1908年6月30日上午7时,今俄罗斯西伯利亚埃文基自治区上空发生大爆炸,巨大蘑菇云瞬间腾起,2100平方公里内的一切活物尽被毁灭。事后科学家根据爆心现场遗留痕迹,推测此次爆炸威力约2000万吨TNT,约为广岛原子弹的1000倍。

这次大爆炸的原因,至今仍没有定论,但科学界主流观点推测,爆炸是由一颗陨石在西伯利亚上空发生空爆引起。

灭绝恐龙的小行星撞击地球

2013年,即8年前,一颗陨石在俄罗斯车里雅宾斯克地区上空爆炸,爆炸后的残骸石如雨下,造成1500多人受伤,1000多间房屋受损,这就是轰动全球的“俄罗斯陨石坠落事件”。

以上列举的几起案例,虽爆炸威力不同,但时间却是越来越迫近,“地外杀手”小行星,对地球、对人类文明的巨大威胁,从来就没有散去!

第一、毁灭性大型小行星撞击地球的事件一定会再次发生,唯一区别是发生在明天还是再过100年

墨西哥尤卡坦半岛直径180公里陨石坑复原图

在未来的某一天,我们依旧和往常一样过着平凡的生活。

或者您正在公司开会,给客户讲解昨晚熬夜做出的PPT方案,或者您正在和闺蜜一块逛街,有说有笑互相打趣,或者您正在菜市场买菜,和摊主讨价还价,生活如此多姿,一切都是这么美好。

殊不知在我们肉眼看不到的太空,一颗巨大的陨石正挟着毁天灭地的能量悄无声息地逼近地球,逼近我们所居住的城市而沉浸在生活日常中的我们,对这一切还茫然不知,依旧过着和往常一样的平凡日子。

小行星悄无声息地逼近地球

和汶川大地震一样,一切都是来得那么突然。

城市最繁华的中心,忽然闪出一道亮度堪比1000个太阳的耀眼光芒,史无前例高达数万米的蘑菇云陡然升起,处于爆心正中的所有人和一切事物瞬间气化,巨大的冲击波扫过地面,所有超过地平线的建筑全被摧枯拉朽般毁灭!

地球像鸡蛋被子弹击中一般,犹如蛋壳般的薄薄地壳瞬间破碎,地下奔腾的熔岩喷出万米之高,超过人类想象的大地震在全球同时爆起,山川移位,河流改道。

而海洋中的海水先是猛地退潮,露出千百万年来从未显露过的幽深海底,紧接大洋中心涌起数千米高的巨大海啸,吞没世界各国的海岸线,向各大陆深处奔涌而去。全球绝大部分的城市、乡村和农田,被与珠穆朗玛一样高的海啸彻底摧毁。

小行星撞击地球

之后数以亿吨计的辐射尘散入地球大气层中,遮天蔽日,挡住太阳光的照射,地球上残余的动植物将在持续数年甚至数十年的“陨石核冬天”中因低温和辐射逐步灭绝,人类灭亡,地球重启。

以上这番世界末日般的情形,科学家在超级计算机中进行过无数次的模拟,此等毁天灭地之事,事实上仅需一颗直径不过10公里左右的小行星撞上地球,便会引爆。

而这类10公里直径的小行星,在太阳系里的数量根本就是多如牛毛、数不胜数,其中任何一颗击中地球,都是这般结果。从人类文明诞生之始,头顶上就一直悬着这柄躲都躲不掉的达摩克利斯之剑,从未改变。

小行星撞击引发的巨大海啸

在2005年11月于伦敦举行的“近地天体”研讨会上,英国著名天文学家莫尼卡.格拉迪明确讲到:

没人愿意在踏踏实实过日子的时候却被突然而来的小行星给瞬间气化,建立防御小行星的“近地防御系统”,势在必行。

第二、小行星撞击地球的几率究竟有多大?1.7万余颗“近地小行星”时刻游荡在天外

鉴于小行星的威胁实在太大,因此在很早的时候,全球的天文学家们就建立起了一套“近地天体撞击分类”标准,以此来筛选目前人类已发现的近地小行星的威胁性(如下图)。

近地天体撞击事件分类标准

在这个分类表中,最弱的一项是直径25米的小行星撞击,其能量约为100万吨TNT爆炸,200年一遇,撞击威力摧毁一座大型城市不在话下。

其次是直径50米的天体,撞击爆炸能量约为1000万吨TNT,2000年一遇,可摧毁几个相连的城市群。

第3项是可怕的“区域规模”级,直径140米的天体撞击,爆炸当量3亿吨TNT,约为前苏联制造的全球最大氢弹“沙皇炸弹”6000万吨当量的5倍,可直接摧毁美国的一个大州。

至于后面“全球灾难级”甚至“灭绝级”的,我也不多赘述,看形容词便知道了。

那么现在人类社会已发现的“近地小行星”究竟有多少?它们到底有多大呢?

25米直径的小行星撞击,引发的爆炸等同于一颗100万TNT当量的核弹爆炸

根据国际小行星中心(MPC)数据披露,截止2018年1月,全球共发现近地小行星1.7万余颗,其中直径大于140米“区域规模级”的近地小行星为8035颗,直径大于1公里可引发“全球灾难级”的近地小行星886颗

在这其中,有些大直径的近地小行星极其危险,自这些“极度危险分子”被发现以来,国际深恐监测网便从未停止过对它们的监控和跟踪。

比如2004年发现的“阿波菲斯”近地小行星,别名“毁神星”,直径约为350—415米,分类处于“大陆规模级”和“全球灾难级”之间。

科学家测算其运行轨道后,骇然发现它将在2029年4月13日从离地球极近的地方掠过,高度甚至比某些人造卫星还低,撞击地球的概率高达1/233,只买比双色球中10块钱的概率稍小一点。

“毁神星”阿波菲斯示意,人类至今未拍到它的近照

虽然普通人没注意到这事,但各大国政府却是相当重视,此后全球天文学家都在跟踪它的一举一动,美国也多次召开专题研讨会讨论如何应对,并于2011年敲定了一个“航天器撞击让其改变轨道避开地球”的初步设想。

2013年,科学家得到了“毁神星”更详细的运行数据,再次核算后,发现其2029年撞击地球的几率回落到百万分之一左右,由此大家才松了一口气。

2019年时,马斯克也发了个推特再次确认了此事:

为什么科学家2004年时说“毁神星”撞击地球概率极高,到2013年时却又说概率变低,危险解除了呢?

答案倒也不复杂,因为小行星的运行轨道受太阳系各大天体引力以及宇宙中不可预知情况的影响,是在不断变化的。

近地空间中密密麻麻的小行星

尽管这种“变轨”幅度可能极其微小,但在数年甚至数十年的时间累积下,它的真正运行轨道将在一定程度上偏离原来的轨道,正是我们常说的“差之毫厘,谬以千里”。

所以“毁神星”的威胁虽然降低了,但其他近地小行星的轨道却变得更加不可预测了。

在宇宙中能让小行星“变轨”的因素实在太多,比如太阳和各大行星引力的影响,比如某一次其他小天体对它的意外撞击,都能让小行星突然“变轨”。原本一颗小行星没有任何撞击地球的可能,但因为另一颗小天体偶然间轻轻撞了它一下,它就很可能会马上改变轨道,向地球、向我们笔直的冲来!

因此,要真正解决小行星中出现的各种“意外事件”威胁,唯有主动建立起“太空近地防御系统”,能将那些对地球突然变得有威胁的小行星,随时进行拦截或“驱赶”,才能彻底解决问题。

核导弹发射

第三、怎样才能有效防范小行星突然袭击地球?揭秘“太空近地防御”计划

今年4月24日,国家航天局局长张克俭在南京召开的2021航天日开幕式致辞中明确指出:

消息一出,轰动世界。

嫦娥五号顺利结束任务后,中国的载人登月和建立月球基地规划紧接着便开始实施,“行星探测工程”也在持续进行中,例如此次探测火星的天问一号,这段话里真正惊人的信息,是张克俭局长提到的“近地小行星防御系统”。

太空防御系统开炮示意

美国大约在十几年前就启动了类似计划,在NASA内部专门成立了一个叫作“行星防御协调办公室”的部门,而契机正是前文提到的“毁神星发现事件”。根据NASA原本计划,这套系统大约在2021—2022年能进行验证,能不能成目前还不知道,美国,其实也只是在摸索过程之中。

事实上欧盟也曾提出过建立类似系统,翻译出来大概叫作“地球神盾计划”,不过欧洲拨付的资金仅400万美元,很显然这点钱是办不成什么事的。

美国“近地防御系统”的相关情况是美国最高机密,作者君还没这么大本事能拿到该方案的详细资料,不过我花费大半月查阅国内外数十篇相关论文后,还是从各种迹象中总结出了美国这个“近地防御系统”的一些情况。

从目前透露出的蛛丝马迹来看,美国的整个系统很可能分为指挥系统、观测系统、执行系统3个部分。

观测系统是由地面射电望远镜集群和卫星组成的一道“深空探测网”,这道严密的“监控网”将24小时监控地球外部的空间以及跟踪小行星中的“危险分子”,目的是尽可能早地发现小行星撞击地球的风险,给人类留出更多的应对时间。

宇宙深空中的哈勃望远镜

一旦观测系统发现危险,那么消息就会迅速上报“指挥系统”,注意,不是“指挥机构”,而是“指挥系统”。

小行星的破坏力太过巨大,一般的指挥机构并不能胜任这项工作,它涉及到的方面太多,比如应对方案、人员疏散、武器准备、发射升空、任务失败备用计划、对外共同合作等一系列复杂问题的决策与实施。

拦截小行星,即使对超级大国而言,也是须以举国之力全力以赴才能完成的任务,而且从目前来看,全球大概只有中美两国才勉强有这个能力,工业实力上的巨大差距就决定了,世界上其他国家都只能是酱油众。

长征五号火箭发射

指挥系统的命令下达后,后续拦截的具体工作便由“执行系统”来进行,执行系统将根据拦截方案迅速调拨海量的资源来进行拦截准备工作。

这时候时间是真正的生命,每节约一秒,人类文明延续的希望便大一分,有不少科幻电影如《天地大冲撞》、《绝世天劫》等都曾描述过这末日般的一幕,此处不多讲,感兴趣的自己找来看看便知。

美国的“近地防御系统”简单情况便是如此,不可否认,这种系统还有很高的军事意义,不过坦白说,它的军事意义较之小行星毁灭人类文明这种大事而言,基本上不值一提。

那么,人类现有的技术究竟能不能防御大型小行星来袭呢?

毁灭性小行星向地球冲来

很遗憾,这个问题世界上无论哪个国家,也没法给出确切的答案。

拦截大型小行星对当前人类的科技而言,难度太大了,假如把地球看作是一间房子,那么小行星便可视为是一颗速度每秒几十公里奔袭而来的导弹,要拦截或者驱赶它,确实有比较大的苦难。

目前全球的顶尖科学家们主要提出了5种拦截或“驱赶”方案,此处简单介绍一下。

第1种是大家比较熟悉的,动用大当量核武器拦截。这里要特别说明的是,用核武的目的不是为了摧毁小行星,事实上也摧毁不了,就算炸成几块,那更麻烦,冲来的不是一颗,而是变成几颗了。

因此核武的作用更多的还是利用核爆炸产生的巨大推力将小行星推离原来的轨道,让它不直接冲地球来就行了。

核弹虽炸碎了小行星,但大量陨石碎片却继续撞击地球,同样麻烦

第2种唤作“动力冲击器”。它的方案有两种,一种是人类直接发射大型航天器,将小行星撞离轨道,另一种则是在太空中找个更小一些的小行星,在上面安装发动机,推着这颗小行星去撞有威胁的那颗,撞开就算完事。

第3种则很有想象力,叫作“太阳能集热器”,是俄罗斯科学家提出的。具体做法是开着飞船到小行星上安装太阳帆,利用太阳风将小行星“吹走”。或者开着飞船去小行星表面刷涂料,利用涂料受热不匀产生的热辐射力推着小行星偏离轨道。

以上这两种方案产生的推力很小,但小行星长年累月受力后,在“差之毫厘、谬之千里”的前提下,轨道就偏离了。这活胜在简单易操作,飞船带俩安装工人或刷涂料工人就能搞,只能帮大家到这里了,这可是真正的拯救地球哟,要不要干自己考虑。

第4种是“低推进策略”,简单点说就是跑小行星上安装发动机,推着小行星脱离撞击地球的轨道,“流浪地球”的小行星版。

流浪地球,人类在地球上安装1万台发动机,离开太阳系

第5种名字很高大上,叫作“引力驱动策略”,但具体操作实在很风骚,NASA提出来的。

这活是发射一艘飞船,船上载满“挖掘机器人”,说是机器人,其实就是自动化程度高一些的挖掘机。到小行星上后,挖掘机开工,把挖出的石头直接扔太空里,这样小行星的质量不断减少,在太阳和各大行星的引力下,改变轨道,同样也算完成使命。

中国论证建“太空近地防御系统”,建“地球炮台”究竟为了防谁?

至此,继太空安装、太空刷涂料之后的又一全新职业——太空挖掘机驾驶员火热出炉,山东某校实在可深入培养一下此方面的专门人才,就算不拯救地球,将来去小行星上挖矿还是能用上的。

在我看到的各种“近地防御小行星策略”论文中,这5种方法描述得惊天动地、日月无光,特别是NASA的“引力驱动”那个,一看题目我当场就顶礼膜拜了。结果看完后,我只能撇撇嘴,说那么多,不就是去小行星开挖掘机么

正在小行星表面施工的挖掘机

除此之外,还有一种“引力拖拽”策略,只不过不是主流,实施难度也太大,此处就不多讲了。

以上所有“防御策略”,其实都很有可行性,但截止目前,全球科学界都还只是在论证之中。问题主要出在火箭载重上,当前人类的火箭技术要实施上述计划,火箭的推力都太小,又要运人还要运挖掘机,就算是美国的“土星五号”超重型火箭也不敷使用。

中国航天人探索太空从来都是脚踏实地的,所以现在航天局张局长讲的是“论证建设”近地防御系统,论证好了,技术也跟上了,才是不浪费资源的正确做法。

现在首要的是建立完善的“深空探测网”系统,即“观测系统”,这个以当前中国的航天技术和工业实力还是可以轻松办到的。

太空近地监测系统

美国和欧洲联合原本建了一个网,但其重心在西半球,中国这边的探测网络建好后,则可覆盖东半球,这样整个地球的“近地监测系统”就没有了死角,东半球各国在中国的太空防御网络保护下也就更加安全,这也是中国为世界防御太空威胁所做出的不可忽视的中国贡献。

过往的科幻,终究会变成现实,期待中国保卫人类母星的强大“地球炮台”,早日建设成功!

文/梦醒锦官城

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