如果此时此刻,一颗类似6500万年前灭绝恐龙的小行星被发现很大概率即将撞击地球,世界将会发生哪些事?
前提给一个较长的缓冲期
使鸟以外的恐龙灭绝的小行星撞击是单次撞击还是系列撞击其实还没有确定,一般认为其中有一次是希克苏鲁伯陨石,直径约10千米,命中墨西哥尤卡坦半岛,威力约120万亿吨TNT当量。以人类20世纪末以来的科技水平,这样的撞击可以被提前阻止。
以人类现在的观测能力,直径10千米的小行星如果轨道趋于撞击地球,在木星轨道之外就会被发现并跟踪,预警时间在一个月以上。人类可以发射火箭送热核武器去将它炸出轨道,使其无法撞到地球。1995年以来许多美国学者计算过这种操作需要的火箭与核武器,在美国现有的能力范围内。彗核直径100千米的短周期彗星只要有提前1年的预警,也可以被热核武器偏转。
现在出现这么个东西,将给特朗普制造优势:宣扬美国拯救世界并签署偏转计划。一般而言,短于440天的预警将不适合推动另一石头去砸目标,中国和俄罗斯也应当部署核武器准备偏转。典型的计划将准备多枚火箭,分别设置在不同时间发射,最后的偏转机会是在撞击前一天内发射。
可参照:1967年,麻省理工计算了假设小行星1566伊卡洛斯(长轴1610米,质量29亿吨,1968年从距离地球60万千米处飞过)在15个月后击中地球的场合需要的对策「伊卡洛斯计划」,认为土星五号携带一亿吨TNT当量热核武器可以将其推飞[1]。
伊卡洛斯计划的最终版本要从阿波罗计划征用六枚土星五号,每次发射的间隔从几个月到几个小时不等。每枚火箭携带一个1亿吨TNT当量的热核弹头、一个改良的阿波罗服务舱和无人驾驶的阿波罗指挥舱,以便进行制导。弹头将在离目标表面30米处引爆,将小行星偏转并部分摧毁。根据每次爆炸对目标航向的影响和破坏情况来决定下一次飞行任务是否需要修改或取消。第六枚火箭的发射被设置在撞击前18小时。
如果放任伊卡洛斯击中地球,其威力可达5000亿吨TNT当量,能瞬间杀死至少数百万人,夷平数百千米内的建筑物和树木,击中海洋的话会造成巨大的海啸,给数千千米海岸线上的城市造成严重破坏。它喷入大气的灰尘可能导致持续数年的撞击冬天。但显而易见,这无法消灭人类。
有些人看多了好莱坞电影,谜之希望载人去搞爆破。对爆破飞船来说,人是整个系统里最弱的一环,给飞船加上了大量毫无意义的限制。让热核武器在小行星表面爆破也是十分不安全的,它可能碎裂成多个难以预测和拦截的大石头,而总威力下降幅度很小。
事实是太阳系里没什么奔著地球来的大型目标。目前的观测显示在几百年内连直径1000米的有威胁对象都找不到,直径10千米的有威胁对象目前是真的没有。
长轴270米以内的小行星99942(小行星阿波菲斯)是唯一在数十年内有撞击地球的机会且拥有永久编号的天体,NASA于2008年4月16日的新闻稿中预测小行星99942在2036年撞击地球的几率为四万五千分之一。它的预期威力不值得在不确定会打中人类居住区的情况下进行拦截。俄罗斯专家讨论过必要时拦截它的事宜。
在总体效果、成本、事故风险、操作难度和技术准备等指标方面,各种避免撞击的技术有不同的权衡。这些战略可以分为破坏和延迟。
破坏的目的是使目标天体变得无害,可以是将其粉碎、炸成大大偏离地球的碎片、炸成可以在大气中烧尽的长轴35米以下的碎片。破坏的方法例如核爆炸、航天器高速撞击,能迅速反应,在时间和金钱上的成本较低,通用于短时间和长时间的撞击威胁。一般不要求用巨大的核爆炸将目标蒸发。爆炸可以给目标相当大的冲力,改变其轨道。按照美国科学家计算,即使目标很大且是太阳系小行星典型的松散石堆结构,距离目标表面20米程度的一系列核爆炸还是可以将目标推离轨道而不是炸散成难以预测的散射大石头。2007年,NASA研究认为,在让小行星偏离地球方面,核爆炸的效果是目前任何非核手段的10倍~100倍[2]。6~10枚120万吨TNT当量的热核武器就能将直径数千米的小行星吹飞出撞击轨道。
延迟则是让目标的速度改变,使其错过与地球相撞的时机。延迟的方法例如重力拖拉、附加推进器。这需要航天器飞到目标附近会合,然后花较长时间来改变目标的路径或速度。由于我们现有的航天能力还很初级,对于直径超过100米的小行星,要靠航天器以撞击或降落在上面安装推进器的方式去推偏轨道目前都是做不到的。将小行星刷成白色来改变受太阳照射与自身热辐射的效果、安装太阳帆、靠引力扰动之类更温柔的方法也起效更慢、需要长期预警,在目标没大到要命的时候很难期待。
相关数据
100米外的100万吨TNT当量核爆的X线对直径100米~1000米、密度1500千克每立方米的小行星产生的速度变化[3]: