【教育科技】
漫谈对小行星变轨
南伊，2022年9月27日，周二
昨天，美国宇航局的科学家们干了一件大事，在距离地球 680 万英里（1100 万公里）处，遥控一个航天器撞向了一颗小行星。这个项目被称为“双小行星改道测试”（DART - Double Asteroid Redirection Test），是人类历史上首次对小行星进行的变轨测试，意义非凡。
这颗小行星距地球很遥远，直径约为 525 英尺，重约 480 万吨，对地球并没有威胁。用一颗小而轻的航天器去撞击大而重的小行星，就像以卵击石，对小行星运行轨道的改变微乎其微。据说这个 570 公斤重的航天器以每秒 6.6 公里的速度撞击小行星，估计能让小行星的时速降低 1.5 米，从而让它围绕另一颗大行星飞行一圈的时间减少大约 5 分钟。但是，万事开头难，这是人类首次人为干预小行星的飞行轨迹，为保卫地球免受陨石打击迈出了万里长征的第一步。
如果太空陨石或者小行星撞上地球，就会给人类造成巨大灾难，小到毁灭一个城市，大到摧毁整个人类。在六千万年前，就有一颗直径十公里的小行星撞上地球，造成恐龙灭绝，地球上 75% 的动植物死亡。在距离我们并不遥远的 2013 年 2 月 15 日，一个直径约 20 米、重约一万吨的陨石在俄罗斯乌拉尔联邦管区车里雅宾斯克市上空爆炸，造成几千人受伤。太空陨石对地球的撞击是对人类实实在在的威胁，预防并阻止这样的灾难应该是人类共同的任务。美国宇航局这次对太空陨石变轨试验的成功，为人类保护地球免受太空陨石的袭击开创了先河。这个历时 7 年、耗资超过 3 亿美元的努力取得了初步成功，可喜可贺。美国还制定了规划，将防御小行星袭击地球列为未来十年的重点项目之一。
对太空中的小行星变轨类似于在军事上的反导弹防御系统，它的成功依赖于准确预测来袭导弹的飞行轨迹，从而发射反导导弹与来袭导弹迎头相撞，双方导弹在高空同归于尽。可以想象，这种反导弹的难度很大，是真真切切的以动打动，“射击移动目标”，其难度就像在飞驰的高速火车上用步枪击中在田野中奔跑的兔子。
从逻辑上分析，对小行星变轨可以有三种办法，代表地球防御的三个层次。第一，用高速的人工飞行器去撞击太空陨石，用自杀攻击的动能改变小行星的运行轨道，避免它来撞击地球。这种办法对小型陨石可能有效，对体积大的小行星很难奏效。
第二种办法是将大推力火箭发射到小行星上，然后启动火箭推动小行星改变轨迹。这种方法成功的前提是，这种火箭的推力要足够强大，部分抵消小行星的惯性。另外，这种方法不仅需要预知小行星的运行轨迹，还要在它上面精确选择人工火箭的附着点，从而让火箭的推力产生最大的效果。
第三种方法是在太空中选择另一颗小行星，驱使它去撞击飞向地球的小行星。这种草船借箭、借力打力的方法难度最高，如果成功，它的效果最好。这是巧用中华太极之法：四两拨千斤，不以拙力胜人的功夫。
近几年来，人们越来越担心地球变暖，地球极地的冰川快速融化，地球表面的白色冰盖越来越少，急剧减少对太阳光的反射，地球表面会吸收更多的太阳光热，进一步加剧温室效应，造成恶性循环。如果上述第三种“四两拨千斤”的方法奏效，人类可以用它来控制地球围绕太阳旋转轨道的半径和太阳直射地球的位置来调节改善地球的温度。地球距离太阳大约 1.5 亿公里，天文学家发现太阳的温度一直在下降，地球与太阳的距离一直在增加。这样的变化如果一直持续下去，总有一天地球会脱离太阳，在茫茫宇宙中飘荡和流浪。人类能逆转这个过程吗？
人是世界上最好奇的动物。只要人类尚存，对宇宙的探索就不会停止。
南伊，2022年9月27日，周二。