來源：南風窗

作者/朱秋雨

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，人類爲抵禦小行星的撞擊，拯救地球，在月球部署了月盾計劃

美國電影《不要抬頭》裏，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，隨着一個名爲“雙小行星重定向測試”（DART）的任務啓動，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。

南非天文臺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。

ATLAS拍攝到了DART探測器與小行星迪莫佛斯撞擊的小視頻

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、中國都宣佈，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豔華透露，中國正着手組建“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着。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，相當於古羅馬鬥獸場般大。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，因爲離地球不夠遠，被列爲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爲天文單位，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，拖着長尾，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分鐘後結束，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，沿着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，搭載着馬斯克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。

組裝中的DART航天器

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·裏夫金、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。因爲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航天器與幾臺自動販賣機一樣重。而它瞄準的“月亮”直徑有160米，與城市裏的高樓大廈相當。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小行星後，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爲推入更近、更短的軌道運行，其圍繞主星一圈的週期將被縮短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，未來將通過意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，現實生活中的麪包與愛情，纔是擺在普通人眼前的需求與憂慮。

NASA爲了這次的任務，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爲，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後，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，是因爲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箇中小型國家。

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里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。

車里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。

車里雅賓斯克事件發生後，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，對近地軌道開啓航天競賽。

美國宣佈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、工程院等發佈“十年規劃”，“行星防禦任務”被列爲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豔華透露，中國正着手組建“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。

紫金山天文臺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）。”吳豔華說。

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。

這是好萊塢電影裏最常見的橋段，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後的效果。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，它會成爲一些國家使用、開發核武器的藉口。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仿真實驗，以提前10年防禦直徑340米的阿波菲斯小行星爲例，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，已經爲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”，撞爲“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。這塊岩石沿着地球方向，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着人類，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，是一個休慼與共，需要各國齊心協力、攜手同行的使命。