今年10月，第一届全国行星防御大会在桂林召开。
行星防御大会，很多人看到这个霸气的名字第一反应都是一脸懵，恍惚间像是误入了三体世界。地球莫不是收到了三体的威胁？水滴也正在赶来的路上？但瞅着这接地气的大会照片，怎么看也不像那么回事。
放心，地球暂时还没有受到什么实打实的外太空威胁。但这并不意味着地球永远处于安全的状态，行星防御这个话题虽然听起来很魔幻，其实与我们的生活息息相关。我们所面临的最大的来自外太空的威胁，就是——近地小行星的撞击。
探讨近地小行星撞击风险以及应对方案，就是本次大会的主题。
近地小行星对于地球的威胁
看似遥远却又很近
大约46亿年前，太阳系在早期形成时碰撞留下了许多岩石残骸，这些古老的太空瓦砾就是小行星。目前，人类已知的小行星数量超过了110万颗。最大的小行星直径可去到530公里，比如说灶神星，最小的直径也不过几米。
这些小行星大部分存在于火星和木星之间的主小行星带内。据估计，主小行星带包含了190万颗直径大于1公里的小行星，以及数百万颗更小的行星。根据小行星的轨道分布（近日点距离、远日点距离、长半轴），可以分为四大族：Amor、Apollo、Aten、Atira。
图/NASA JPL 太阳、地球、近地小行星族群的轨道分布示意图
木星巨大的引力会改变小行星原有的轨道，再加上其他天体的引力、太阳风、太阳辐射等复杂的太空环境的影响，小行星可能会离开主小行星带，飞向漫漫太空，变成“流浪小行星”。
一些“流浪小行星”的路径会与地球轨道相交，一般来说，距离地球轨道4500万公里以内的小行星被称为近地小行星（NEAs）。
再近一点，距离地球750万公里（0.05个天文单位）、直径大于140米的小行星，则被认为是会对地球造成重大损害的潜在危险小行星（PHA）。
图/已知的潜在危险小行星（PHA）的轨道 2013年NASA数据
截至今年，经望远镜发现的近地小行星有近28000颗，这个数据以每年3000颗的速度还在不断增长。光是今年观测到的近地小行星的飞掠事件就已经发生了1074次，有21颗小行星甚至还飞进了大气层。
小行星如果撞击地球
会发生什么？
高速飞行的小行星进入大气层后，会在超高速气动力和气动热相互作用下发生爆炸解体，也就是我们常说的“火流星”。小行星解体后的碎片撞击到地球表面，撞击产生的冲击波和动能对于地球的破坏力极大。
图/加拿大魁北克省的Manicouagan撞击坑
如果撞击到地球表面，会造成严重的人员伤亡和财物损失，就算是落到无人区，除了会损坏地表形成陨石坑之外，撞击产生的冲击波、热辐射和光辐射还可能引发森林大火。撞击产生的各种物质会弥漫充斥整个大气层，遮住阳光，引发冰室效应或者温室效应。
如果撞击到海洋，冲击波会引发海啸。据记录，曾经就有一颗名为“Eltain”直径 4千米的小行星，撞击到南太平洋底部，在距其1 200～1 500千米远的海域引起高度达到200～300米的海啸。
图/小行星撞击事件分类
根据研究推测，地球历史上发生了22次不同程度的生物灭绝，有11次都与小行星撞击有关。比如说关于恐龙的灭绝，科学界普遍认为是由一颗直径约10公里的小行星撞击导致的。
还有2013年2月发生的俄罗斯陨石坠落事件，一颗直径约18米，质量接近一万吨的小行星在俄罗斯车里雅宾斯克上空爆炸，爆炸产生的能量约为50万吨TNT，相当于30颗广岛原子弹。这次事件导致约1500多人受伤。
图/车里雅宾斯克事件
面对小行星的袭击
人类能做什么？
面对威力如此之大的“天外来物”，人类能做些什么来应对呢？科学家们想到了这么几招。
第一招：知己知彼，百战不殆
为了避免“人在家里坐，星从天上来”的手忙脚乱，探测和预警工作是重中之重。可以使用光学、雷达等地基望远镜，结合天基望远镜对有异样的小行星进行跟踪观测，评估是否对人类构成威胁。
图/我国主要观测站及设备
对于有撞击地球威胁的近地小行星进行位置、轨道运动和特征的连续观测，确定更精确的可能撞击位置和影响，以便做出下一步的应对。这就是国际小行星预警网络正在做的工作。
为了提高对于小行星撞击的应对能力，NASA每隔两年都会进行一次“小行星撞击演习”，模拟撞击情景并且讨论减灾的最佳行动方案。在2019年的第六届行星防御模拟演习中，地球派出动能撞击器击中了小行星，小行星分裂出的碎块击中了纽约，将周围十几公里夷为平地。
第二招：硬核摧毁
这一招简单来说就是拦截摧毁小行星，比如说用核爆的方式。曾经科学家做过一个计算，使用 10 万吨级的核弹头，就能炸碎上百米直径的小行星。只不过核爆可能会造成核污染，爆炸产生的碎片也可能引发其他安全问题，有弄巧成拙的风险。
第三招：撞击劝退
这一招也叫做动能撞击重定向技术，通过动能撞击影响和改变小行星的运行方向和轨道。
11月24日，NASA进行了一个“双小行星重定向测试”。他们发射了一个航天器DART，DART的目的地一个名叫 Dimorphos 的小卫星，它围绕着Didymos行星旋转。
经过一年的飞行，DART预计会在 2022 年 9 月撞击 Dimorphos，科学家预测在成功撞击后，Dimorphos的运行轨道会相应发生变化。
图/NASA 双小行星重定向测试DART
第四招：热量推进
当小行星旋转时，太阳热辐射会加热一侧，在旋转到阴面冷却的时候，红外能量被释放出来，在小行星上产生微小但持续的推力，这叫做雅尔科夫斯基效应。
利用这个效应，人们设想，如果将小行星一侧涂黑，通过热能有可能让小行星发生路径偏移。
第五招：重力牵引
发射一个巨大的航天器飞近小行星，通过航天器的引力改变小行星的运行轨道。
除了这五招之外，人们还设想在地球轨道上部署太阳能-高能激光阵列，用激光“消灭”小行星，或者跟流浪地球一样，借助助推器推动小行星移动。
总结下来，人们对付小行星的方法很多，有些脑洞很大，但是实际操作可能性很小。目前来看，动能撞击重定向技术是最成熟的一种。
我们常在新闻中看到某个小行星或彗星等近地天体和地球擦肩而过，很少有听说过撞击且产生了毁灭性影响的，这就总让人误以为近地天体撞击地球是一个不大可能的事情。
事实上，保卫地球的工作，一直在进行。
End
参考文献:
[1]https://solarsystem.nasa.gov/asteroids-comets-and-meteors/asteroids/in-depth/#many_shapes_and_sizes_otp
[2]https://cneos.jpl.nasa.gov/about/neo_groups.html
[3]https://www.jpl.nasa.gov/images/pia17041-orbits-of-potentially-hazardous-asteroids-phas
[4]欧阳自远，奔走天地间:欧阳自远科普文选，科学出版社
[5]小行星空爆影响分析及应对建议_王栖溪
[6]https://www.jpl.nasa.gov/news/nasa-fema-international-partners-plan-asteroid-impact-exercise
[7]https://www.minorplanetcenter.net/
[8]https://www.nasa.gov/specials/pdco/index.html#dart
[9]https://www.jpl.nasa.gov/news/nasas-next-generation-asteroid-impact-monitoring-system-goes-online
注：封面图以及文中插图来源网络
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来源：科学公园
编辑：乐子超人
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