人类能如何防御小行星？中国科学家提出“以石击石”！
人类能如何防御小行星？中国科学家提出“以石击石”！
前不久，小行星2024 YR4可能在2032年撞击地球的消息引发广泛关注。不过，美国航天局（NASA）2月24日发布消息称，根据最新的观测数据，小行星2024 YR4撞上地球的概率已经降至0.004%，这意味着这颗小行星可能出现的位置范围已远离地球，不再对地球构成重大撞击危险。
这颗被称为“城市杀手”的2024YR4小行星于2024年12月27日被美国“小行星撞击地球最后警告系统（ATLAS）”位于智利的巡天望远镜首次发现。其直径约55米，与一栋20层楼高度相当，如果撞上地球，虽然不至于造成全球性的毁灭，但也足以摧毁一座城市。
幸运的是，科学家们已经提出多种防御方案。其中，动能撞击的原理简单、直接，就是用航天器高速撞击小行星，从而改变其轨道。2022年，NASA的“双小行星重定向测试”（DART）任务成功验证了这一技术。DART撞击器以每秒6.1公里的速度撞击小行星“迪莫弗斯”（Dimorphos），使其绕母星“迪迪莫斯”（Didymos）的轨道周期缩短了33分钟。
若时间充裕，一艘与目标小行星伴飞的航天器可利用自身引力，通过长期牵引逐步改变其轨道。据估计，对于一颗直径200米的小行星，航天器需要重约20 吨，并在距离目标50 米的位置停留约一年的时间，才能改变其速度，使其20年后偏离撞击地球的轨道。“重力拖拉机”方案的优势在于控制精准，尤其适用于直径500米以下的小行星。
在一些科幻电影或是游戏场景中，常能看到用激光击碎小行星的场景。不过“激光烧蚀”并不是要将小行星击碎，而是通过多艘航天器聚焦高能激光，从而导致小行星表面岩石气化喷发，产生的反作用力可缓慢改变其轨道。美国的“激光蜜蜂”（LaserBees）项目曾进行实验室验证，结果显示它可能是一种可行的小行星偏转技术。
几十年来，不少太空任务都在使用离子发动机，从深空一号到黎明号再到DART。离子发动机可以将电能和氙气转化为的高速离子流，从而产生推力。如果航天器将它的离子发动机对准小行星，利用高速离子流持续轰击小行星表面，就可以实现“温柔推离”。这种方法可能需要几年到十几年才能将小行星推离地球轨道，因此需要足够的预警时间。
如果以上防御小行星撞击地球的努力都失败了，或者发现危险来临时为时已晚，核爆可能是最后防线。通过在小行星附近引爆核装置，爆炸冲击波可使其偏离轨道远离地球。最新研究表明，对于直径100米的小行星，如果在其撞击前至少两个月，实施核拦截，能偏转99.9%的碎片远离地球。
不过，这些方案也存在局限性，面对预警时间紧迫的情况，经典动能撞击方法难以有效应对大尺寸小行星的威胁。为此，中国科学家脑洞大开，在2020年提出了一套“以石击石”小行星防御方案，堪称现实版的“斗转星移”神功。
“以石击石”如何实现呢？首先要先发射探测器捕获百吨级小行星碎片，或者就地取材在碎石堆小行星上“挖矿”，把这些太空巨石和探测器组装成超级撞击器。然后操纵这个“巨石阵”组合体撞向威胁地球的小行星时，动能威力直接提升十倍，一记“借力打力”就能让目标偏转上千公里。
以直径约350米、重量约为6100万吨的阿波菲斯小行星为例，其在2029年与地球的最近距离将约为3.8万公里。若提前10年时间发射，传统的动能撞击只能让它偏移176公里，而“以石击石”的全力一撞，能让这颗小行星的轨道改变1866公里。
更妙的是，这套系统还能边防御边搞科研——既当地球保镖又做宇宙地质学家，在偏转小行星轨道的同时，顺带破解太阳系形成之谜。虽然“以石击石”仍面临众多关键技术的挑战，亟待突破，但作为一种可能的非核手段，为短时间内应对大尺寸小行星提供了新思路。