[新奇]

避免人類重演恐龍滅絕,NASA要向小行星發射一枚「砲彈」

如果恐龍當年也有太空總署的話,那麼這一物種的命運可能就不會在6500萬年前戛然而止。當然,如果真的是那樣的話,恐怕也不會有人類的今天……

而在11月24日,NASA 將發射一枚肩負著關鍵使命的衛星。這次任務的成敗,將決定恐龍的命運未來是否某天會在人類的身上再次上演。

美國時間本週三凌晨,一架只有小汽車大小的衛星將搭乘SpaceX 的獵鷹九號火箭,從加州的范德堡太空部隊基地起飛。到了明年九月底、十月初,這架衛星將作為“動能武器”,與一組孿生小行星系統發生碰撞。

科學家們的期望是,這次撞擊能夠顯著改變該雙小行星系統的運行軌跡。這一次任務,目前已經耗資超過3億美元。它將將檢驗人類是否具有能力,偏轉小行星等其它天文物體的航線,保護地球、人類,以及其它物種。

背景

2013年2月15日,俄羅斯車里雅賓斯克附近的居民經歷了一次畢生難忘的天文事件:一枚火流星在烏拉爾聯邦管區南部上空進入地球大氣層,開始燃燒,最終在車里雅賓斯克市上空爆炸。

這枚隕石直徑只有17米左右,質量約7,000噸,爆炸高度估計在30-70千米範圍內。就是這樣一顆小隕石,其空爆效果造成的氣爆衝擊波卻造成了近1500人不同程度受傷。
避免人類重演恐龍滅絕,NASA要向小行星發射一枚「砲彈」
隕石爆炸時的畫面,來自當地市民行車記錄儀隕石爆炸時的畫面,來自當地市民行車記錄器

避免人類重演恐龍滅絕,NASA要向小行星發射一枚「砲彈」
當地建築物遭到隕石爆炸產生的衝擊波影響當地建築物遭到隕石爆炸產生的衝擊波影響

人類上一次遭遇隕石爆炸事件還是俄羅斯的通古斯大爆炸,距離今天也超過一百年了。

而2013年的這次小行星撞擊事件,給天文學家再次提了個醒:是時候啟動“行星防禦計劃”了。

對於採用衛星撞擊小行星的方式進行防禦,歐洲航天局(ESA) 和美國宇航局(NASA) 原本各自有內部的計劃。不過兩家機構在2015年簽署了一項合作協議,名為“小行星撞擊和偏轉分析計劃”(Asteroid Impact and Deflection Assessment,簡稱AIDA)。

兩家機構共同選定了撞擊測試的目標:Didymos 孿生小行星系統。
避免人類重演恐龍滅絕,NASA要向小行星發射一枚「砲彈」
Didymos 孿生小行星系統的模型圖,來自NASAD

兩顆小行星當中,大的那顆叫做Didymos(狄迪墨斯,中文名“孿大星”),直徑約780米;小的名為Dimorphos(狄墨爾弗斯,又稱“孿小星”),直徑只有約160米。孿小星繞孿大星每12小時公轉一圈。

選擇這組小行星作為“行星防禦計劃”的測試目標,天文學家大概是這樣想的:首先,就算完成了撞擊,這兩顆小行星也幾乎完全沒有可能和地球碰撞,適合作為“練武”的對象;孿小星的質量很小,想要對它產生可觀的衝擊效果,不需要太大的衛星質量,並且雙星之間存在公轉關係,小星是大星的“衛星”,距離只有約1.2千米,
避免人類重演恐龍滅絕,NASA要向小行星發射一枚「砲彈」

歐盟和美國原本計劃於2020年底和2021年底分別發射兩枚衛星進行本次任務。其中,歐盟方面的 AIM 軌道器將在環繞大星飛行,分析雙星的物質構成並將數據發回地球,並且在最近距離觀測未來碰撞的效果。

美國方面的飛行器,也就是明天即將發射的DART,全稱 Double Asteroid Redirection Test,將在明年雙星運行到離地球較近距離時,和小星發生碰撞,以偏轉雙星系統的軌道。

(Dart這個英文單詞也具有飛鏢的意思,而這組孿生小行星就是我們的標靶。)
避免人類重演恐龍滅絕,NASA要向小行星發射一枚「砲彈」

後來,歐盟的AIM 發射任務取消了,雙星的物質構成至今未知,而且也沒有辦法進行碰撞時的近距離觀測了。

不過這影響也不是很大,因為雙星距離地球較近,預計撞擊時只有1100萬千米,而且雙星環繞的軌道面和地球的黃道面接近,效果觀測比較容易,而且完全可以在地面觀測。

DART:行星防禦計劃的第一步接下來,讓我們深入了解一下DART 撞擊器.

DART 的質量只有550千克左右,屬於非常輕量、低功能的一台飛行器了,畢竟只是拿來做炮灰用的。它的主要載荷只有少量導航和傳感用的傳感器,一枚長距離太空觀測攝像機。機載的離子推進器可以進行姿態調整,並且最終朝著小星撞去。

值得一提的是,DART 首次採用了一種全新的自動光學導航系統SMART Nav,讓飛行器無需操作員的協助也可以自動導航到預定目標,並且在抵達目標範圍後,在備開始撞擊到撞擊發生之間的幾個小時內,SMART Nav 也可以實現自動導航、姿態調整等。
避免人類重演恐龍滅絕,NASA要向小行星發射一枚「砲彈」
開發人員在檢查DART 的導航系統部件  圖片來源:NASA

DART 還是第一台採用徑向螺旋形線路槽陣列(Spiral RLSA) 天線的宇航器。這是一種專門用於深空通訊的高增益天線,能夠用深空網絡(Deep Space Network) 的X頻段維持DART 和地面之間的通訊。
避免人類重演恐龍滅絕,NASA要向小行星發射一枚「砲彈」
DART 本體 圖片來源:NASA


DART 還有一個次要載荷,是一台意大利製造的立方衛星(CubeSat),名為LICIACube,在撞擊發生前的10天脫離DART 主體,用於臨時的圖像採集觀測工作。立方衛星屬於“用後即拋”,傳回數據後無法回收,成為太空垃圾。

有趣的是,這枚立方衛星上安裝了兩組相機,分別名為LUKE 和LEIA(星球大戰主角的名字)。
避免人類重演恐龍滅絕,NASA要向小行星發射一枚「砲彈」
開發人員在調試LICIACube 立方衛星  圖片來源:NASA

它們由NASA 旗下的飛行器開發實驗室APL 負責開發,在馬里蘭州組裝完成,並且已經在上個月抵達了位於加州的范德堡太空部隊基地:
避免人類重演恐龍滅絕,NASA要向小行星發射一枚「砲彈」
避免人類重演恐龍滅絕,NASA要向小行星發射一枚「砲彈」
DART 在SpaceX 載荷處理中心,準備安裝到火箭上  圖片來源:NASA

目前,DART 已經安裝完畢,
避免人類重演恐龍滅絕,NASA要向小行星發射一枚「砲彈」

根據計劃,當火箭進入太空後,DART 將與火箭脫離,展開太陽能板,繞行地球一周並逐漸變軌,這樣繼續運行一段時間後,DART 再點火離子推進器,借助地球的引力,使得運行軌道最終和地球公轉軌道同步。
避免人類重演恐龍滅絕,NASA要向小行星發射一枚「砲彈」

那麼,等到明年九月底、十月初,也就是這對孿生小行星的軌道距離地球公轉軌道最近的時候,DART 將進行變姿點火,貼近目標軌道。

隨後,作為次要載荷的立方衛星將被拋出,展開其獨立的太陽能板,在目標小行星周圍準備拍攝和記錄數據。然後在長達數天的時間裡,DART 將持續接近小星,並在撞擊前的4小時最後一次點火加速,完成最終的“絕唱”,撞向小星。

這次偉大的“犧牲”在瞬時對於小星的公轉速度、軌道等方面的影響,可能是微乎其微的。不過如果從宇宙的尺度來看,科學家們認為這次撞擊有望對孿生小行星在宇宙中的運動軌跡造成可觀的影響。

當然,在此之前,人類還從來沒有試過用撞擊的方式對小行星的軌道進行偏轉。所以這一次任務,也是撞擊偏轉的首次測試。對於效果,科學家們頗有信心。然而具體撞擊的效果還是有待檢驗。

重寫人類和宇宙的關係
人類和其它生物最大區別之一,在於人類具有主觀能動性。這是一個我們在初高中學過的哲學理念,說的是人能夠能動地認識、觀察世界,總結客觀規律,並且利用這些規律,去改造世界。

在過去,人能夠改造的世界,僅限於我們生活的地方。後來,隨著工業和科技的發展,人類的活動對整個地球的環境造成了極大規模的、深遠的影響。今天,我們也已經在月球上留下了腳印、派出無人車和深空探測器去到了火星、木星,和更深的太空,甚至有很大可能在有生之年實現殖民火星。

而在一些天文學家和哲學家的眼中,現在我們試圖通過撞擊(或者任何其它)的方式去偏轉小行星的軌道,保護地球和地球物種的安全,屬於人類迄今為止在發揮主觀能動性上最大限度的一項舉動。

在DART 項目之前,人類和宇宙的關係僅限於觀測和極小的探索。在更大的、宇宙星體和軌道物理的層面上,我們人類在過去一直無能為力,因為在這裡,只有引力可以決定一切。

而DART 項目的存在,也是人類在我們能夠觀察的宇宙當中,首次主動地利用我們觀察和總結出的規律,以及我們開發出的科技,去偏轉太空中已然存在的物體的運行軌跡。

這種嘗試,一旦被驗證有效,將意味著 未來的人類將有望按照自己的意願,進行更大規模的宇宙星體“調整”。

這些調整,可以是針對地外星體的,甚至也可以將我們自己居住的地球作為對象。因為沒準真的在未來,整個太陽係都不再適合生存,我們或許能像《流浪地球》裡那樣,帶著地球,在宇宙裡展開一場史詩級的流浪。

避免人類重演恐龍滅絕,NASA要向小行星發射一枚「砲彈」

然而,人類掌握了這樣的能力,真的是一件好事嗎?

一些哲學家和理論學者擔憂,DART 以及未來人類在行星防禦方面的更多動作,將設立一個潛在危害不可估量的錯誤先例。

如果展開聯想,首先人類在未來可能會進行更多大尺度、無節制的星體軌道修改行為。而正如《三體》提出的黑暗森林法則那樣,如果我們發現地外文明,誰能保證我們不會首先將這種星體軌道修改的能力,當成武器來使用,進而引發更加不可收拾的結局呢?在那樣的極端可能性當中,人類自己掌握的能力,反而有可能成為人類滅亡的導火索。

這種行星防禦的行為,還有另一層決策機制的問題:誰來決策、公眾如何參與,以及如何建立一個健全的機制,確保全人類/所有國家和地區,都能夠在這種行星級別的重大決策當中獲得併行使話語權?

當然,我們寧願這些這些思考和批評只是杞人憂天。

至少從行星防禦的角度來看,掌握這樣的能力是至關重要的。目前,直徑大於500英尺(約152米)的近地小行星的數量已經達到了上萬顆。雖然已知未來一個世紀內地球遭到這一尺寸小行星撞擊的可能性為零,但誰也不知道地外是否有人類尚未發現和觀察到的小行星正在襲來。

而從前文提到的車里雅賓斯克小行星撞擊事件,已經可以看出,即使是一顆超小尺寸的隕石,甚至都沒有著陸,只是在空中爆炸,都已經足以造成地區級別的重大人員傷亡和財產損失。

未雨綢繆,總比坐以待斃好得多。
喜歡這篇文章嗎?
回覆 0
您需要登入後才可以回帖 登入 | 註冊會員

本版積分規則 回覆 15 個字以上可拿獎勵,
規則詳見此

提示訊息
go_top