「以石擊石」撞走來襲小行星 中國提方案拯救地球

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  說到小行星撞擊地球,大家會想起物種滅絕?還是世界末日?其實小行星撞擊地球不止是科幻片情節,而是嚴肅的科學問題;它出現機率雖低,惟一發生便可能是滅絕式災難,所以科學家正研究着防禦小行星撞擊、拯救地球的方案,而中國科學家最近提出的方案極具想像力,就是「以石擊石」。

5至10米直徑小行星來襲 每年1次

  小行星與地球、火星等行星不是相同概念。科學家認為,小行星是太陽系形成過程中的殘留物質,目前太陽系內已被確認的小行星已有上百萬顆之多,它們直徑小至1米,大至幾百公里。

  多數小行星都與地球互不相干,有機會撞向地球的很少,體形較大的更少。資料顯示,直徑達5到10米的小行星,平均一年才會進入地球大氣層一次,直徑50米的則「千年一遇」,直徑1公里的更50萬年才有一次。

  事實上,幾米大的小行星進入大氣層後,即會被高熱氣化,肉眼看來是天空中出現「小火球」,最後能落到地面上的碎片少之又少;這些落到地球的碎片,就是「隕石」。

  當然,較大小行星經過大氣後「倖存」的雖然罕見,但其破壞力卻會大得多,且不乏實例。

2013年的俄羅斯車里雅賓斯克小行星撞擊事件,專家估算來襲小行星直徑約17米,重達7,000噸,爆炸當量對當於50萬噸黃色炸藥,是自1908年通古斯大爆炸以來,在地球上發生的最大的空中爆炸。圖為當地民眾拍到小行星劃過天空的照片。(網上圖片)

  2013年,一個估計直徑17米的小行星進入大氣層後,在俄羅斯西部車里雅賓斯克市上空30公里爆炸,導致大量建築物玻璃破碎,1,400多人受傷。

  1908年6月30日,俄羅斯西伯利亞通古斯河附近發生更恐怖的大爆炸,衝擊波震碎近650公里內門窗,2,150平方公里(大約是香港陸地面積的兩倍)內的8,000萬棵樹被夷平。後來科學家的主流說法,是一顆約50米直徑小行星在6至10公里上空爆炸,其爆炸威力相當1,000顆投下日本廣島的原子彈。

  幸好這次「通古斯大爆炸」發生在沒有人煙的森林,只造成3人死亡。

  延伸閱讀:地球的守護者——追踪可能撞擊地球的小行星的科學家

 23枚「長征五號」火箭把小行星推走

   再把時間推到6,000多萬年前,一顆直徑9公里的小行星撞向地球,造成一個直徑百多公里的巨坑(位置在現今墨西哥境內),並引發海嘯和各地火山爆發,結果包括恐龍在內地球上四分三物種滅絕。

  正因小行星撞擊地球的災難性後果,科學家近數十年愈來愈重視這問題。

  西方的相關研究起步較早,曾提出多個防禦方案,包括了以核爆、動能撞擊、鐳射燒蝕、引力拖曳、質量驅動等手段,破壞小行星的結構,或令小行星偏離原有軌道。

  這些方案各有利弊,例如用核爆方式改變小行星軌道,可能把它炸碎成多個更小的小行星,反而增加地球風險。故分析認為,以目前科學水平,動能撞擊可操作性應該最高。

「近地小行星防禦系統」是較新說法,中國國家航天局局長張克儉把它與探月等重點工程並列,足見其在航天領域的份量。(網上圖片)

  美、歐的太空總署也就動能撞擊提出具體試驗計劃,就是發射一艘飛船,撞擊地球和火星之間的一個小行星,希望用動能把它「推」離軌道。其中美國的「雙小行星重新定向測試」航天器,2021年11月就從加州太空軍事基地發射升空,展開首次小行星軌道偏移技術的測試,以提高防禦小行星撞擊地球的能力。

   按計劃,航天器進入太空後將飛行近一年時間,於2022年9月撞向一個近地「雙胞胎」小行星系統中較小的一顆,以改變該小行星的軌道。

  中國近年也在這領域着力,2021年4月在「中國航天日」活動上,中國國家航天局局長張克儉致辭時即把建設近地小行星防禦系統,與探月工程四期、行星探測工程相提並論。

  同年10月在廣西桂林舉行、由中國月球和深空探測工程總設計師吳偉仁擔任主席的「第一屆全國行星防禦大會」,亦是旨在促進相關研究。

 更超前方案:控制200噸巨石撞小行星

   事實上,中國科學家已就防禦小行星撞擊提出兩個方案,第一個是「末級擊石」;該方案和西方的動能撞擊類似,就是用運載火箭的最後一級撞擊小行星,令其偏離軌道。

  據中國科學家論證,如果使用中國的方案,要把一個直徑約500米小行星「推」至偏離軌道,最多需要連續出動23枚「長征五號」火箭,所需預警時間是十年。這比美國提出的75枚火箭和25年預警時間,要高效得多。

  可是「末級擊石」也有不足,這麼多火箭撞在小行星不同位置,可能破壞其結構,造成不確定性。所以中國專家正研究簡化該方案,目標是不久將來,能在10年預警期內,通過發射一枚火箭,改變一個直徑140米小行星的軌道。

  至於中國科學家接着提出的「以石擊石」方案更具想像力。該方案設想在太空中捕捉一個小尺寸小行星,或是在某個小行星上採集一塊岩石,再操控這些岩石撞向威脅地球的小行星。

「長征五號」是目前中國最強勁運載火箭,是科學家們預設用於「末級擊石」的工具。(網上圖片)

  在太空中捕獲的岩石的質量可以達到200噸,比「長征五號」的末級的6.5噸大得多,足以顯著改小行星的軌道。故有分析認為,它將針直徑350米到500米的更大型目標。

  不過,「以石擊石」難度更高,仍有佷多技術問題需要解決,而「末級擊石」或在不久的將來即能實踐。

  另外,人類對預警期短於10年的小行星,目前幾乎是束手無策,如何加強預警和防禦,有待科學家們探索,而中國科學家在此將扮演重要角色。

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