不久前，人们看到了一个惊人的消息。据报道，中国科学家提出了一项保护地球的计划，使用23枚长征V火箭撞击小行星并改变其轨迹。
什么？这是一部关于用火箭击中行星的大脑洞的科幻剧？
不，这是一个真正的主题。研究结果发表在科学杂志《伊卡洛斯》（Icarus）上，标题为"带有运载火箭上级的航天器为偏转小行星组装的动力学撞击器"。
长征V系列运载火箭，绰号胖V，是中国2006年开发的一次性大型低温液体捆绑运载火箭，也是中国新一代运载火箭核心级直径为5米的系列火箭。
长征五号运载火箭
在2013年的美国电影《地心引力》中，中国空间站天宫一号成为宇航员的最后一根稻草。早些时候，在2012年，中国建造的诺亚方舟拯救了人类的生命。西方电影人将中国技术融入电影，反映了中国尖端技术的坚实进步。2021年，中国空间站"留"，也吸引了全世界的关注。
《胖五打小行星拯救地球》不是一部电影，而是对现实的假设性回应。
<h1级"pgc-h-right-arrow"数据轨道""19">悲剧会重演？</h1>
虽然行星撞击地球的概率极低，但一旦发生，后果是不可估量的。
恐龙是个人的，它们都没有幸存下来。
六千五百万年前，一个直径约10公里的行星碎片击中了现在的墨西哥尤卡坦半岛，科学家估计它与当时直接导致地球95%生命灭绝的100亿次广岛原子弹爆炸一样强大。
"天地大碰撞"剧照
事实上，"陨石撞击"一词开始得很晚，直到1950年代才被提出，到1980年代，科学家们已经发现了这是真的地质证据。
古生物研究有了重大突破，同时也把恐惧埋在了人类的心中。
悲剧会重演吗？
在这方面，艺术家总是领先一步。1998年，经典科幻灾难片《世界上最后的人》上映，其中一颗巨大的陨石朝地球飞来，仅仅18天后，它就要撞击地球，人类正面临着一场生存危机。
在此之前，一场小小的"陨石雨"来到了纽约。陨石在大气层中被挤压后，化身的火球看起来像导弹，而城市建筑、街道、人、车辆，都在同一次攻击中。当人们逃命时，他们大喊："又是一场战争！"
"世界死者"的照片。
令人印象深刻的是，在电影中，美国总统问一组科学家，如果陨石撞击地球，会造成多大的破坏。
科学家团队回答说："损失了？不，一切都会结束的，总统先生。"
那一年，《世界达人》取得了巨大的票房，它将是人类"末日恐惧"的形象，但在影片的后半部分，依然是目前看似庸俗的个人英雄主义叙事。这部电影的真正意义在于开头的独白：
"地球上发生的事情将再次发生，发生之前将是时间问题。
这条线是平静而残酷的，但它不是危言耸听。
在"世界上最后一个人"中，哈利在试图完成对陨石的核攻击时死亡。
现实情况是，小行星的轨道确实与地球的轨道重合或接近地球的轨道，并可能危及地球的安全，被称为"近地小行星"。
仍然有相当多的近地小行星。根据美国近地天体研究中心的数据，截至2020年1月7日，已发现21，776颗近地小行星，其中包括8，946颗直径大于140米的小行星和905颗直径大于1公里的小行星。
它们有多强大？
根据科学估计，一颗直径100米的小行星可以通过撞击地球来摧毁一座大城市。如果一颗直径超过10公里的小行星撞击地球，将造成全球毁灭。
事实上，"小行星撞击地球"几乎每天都在发生。据统计，每年平均有700颗陨石落到地球上，平均每天1.9颗。但是，它们要小得多，通常不会造成伤害。
最近一次真正的撞击发生在2013年2月15日，当时一颗直径约17米的小行星以30-40公里/秒的速度撞向俄罗斯车里雅宾斯克州的萨特卡市。
这一事件被称为2月15日的车里雅宾斯克陨石坠落事件。在人群中拍摄的视频中，可以看到火球拖着它发光的尾巴，比太阳还亮。当时，俄罗斯官员已经观测到了陨石，但他们对此无能为力。
造成1，500多人受伤的陨石事件已经"不幸"。因为陨石没有直接撞击地面，而是在半空中解体爆炸，大大降低了危害。
甚至后来，在视频中发现，一个被怀疑从后面追上陨石并"撞穿它"的物体导致它爆炸。因此，在网络中，有一种广泛流传的说法，即神秘势力正在秘密保护地球。
但有人说，恐龙肯定不会同意。
"2.15车里雅宾斯克陨石坠落事件"，陨石落入冰冻的切巴尔库尔湖，形成冰洞
<h1级""pgc-h-right-arrow"数据轨道"169">真正的"地球防御战争"</h1>
恐龙灭绝的事实非常清楚地表明，从来没有救世主，一切都是靠自己。
假设有一天，当一颗巨大的陨石确实被发现并撞击地球时，人类所能做的就是试图改变小行星的轨迹。
反正太科幻了。
回到科幻电影"世界得到了它"，看看这部电影是如何运作的。在影片中，科学家提出利用核弹的威力改变一颗小行星的轨迹，具体来说，就是派一队人到陨石上，在陨石上钻一个约850米深的洞，然后把炸弹埋在洞里，远程引爆。
在"世界上最后的人"中，在陨石上挖了一个洞
"灭绝"的做法实际上被称为"核攻击方法"。
"核攻击法"是指利用装有核材料的探测器沿着拦截轨道，高速向目标小行星发射，通过在合适的爆炸点引爆，或将核炸药放在小行星表面一定深度引爆，使小行星获得速度增量，改变原轨道，实现轨道偏转。
核弹是"国家的重担"，应该应对一千次危机。核攻击方法的适用范围是危险小行星的预警时间非常短（例如少于10年）。它具有能量重且应对速度快的优点。
然而，核攻击方法具有显著的"残余效应"。首先，核弹爆炸后的核污染太大，无法完全控制。其次，在核弹爆炸后，小行星分解成碎片大小的碎片，对地球来说仍然是一个潜在的风险，而不是一百个。
除了核攻击方法外，另一个主流选择是"动能撞击"，它是目前唯一的小行星防御方法在轨验证。
动力学冲击效果图
动能撞击是指航天器根据动量传递原理发射一个或多个动能撞击器，进入拦截轨道，直接与小行星碰撞，或以相对速度嵌入小行星，利用自身动能影响甚至改变小行星的轨道。
2005年7月4日，美国宇航局领导的Deep Impact成功释放了一枚372公斤重的钢制炸弹，击中了彗星圣殿1号的核心，这可以被认为是一次"动能撞击"测试。它验证了该计划的可行性，但据报道，撞击并没有改变彗星的轨道。
动量撞击是可行的，但我们知道，小行星的质量和速率越大，改变其轨迹所需的动能就越多，如果牛顿力学下的动量P.m.v.是。
因此，动态撞击方案适用于直径小于150米的小行星。对于大质量或大直径小行星，该计划的有效性是有限的。
但另一方面，基于相同的物理定律，我们希望动力学撞击器的质量越大越好。这就是本文开头提到的主题研究的重点。
据报道，一些中国科学家已经"升级"了传统的动能撞击，这些动能撞击被称为"最后阶段的岩石"。
"最后的打击石"行星防御任务场景地图
"最后阶段撞击"是指航天器进入深空逃逸轨道，火箭的最后阶段与航天器不实行星箭分离，由航天器控制最后阶段复杂撞击濒危小行星，从而充分利用火箭最后阶段的残余重量，提高撞击小行星的动量， 从而增强了小行星轨道偏转能力。
"最后阶段敲击石"的效果如何？
据计算，与传统动能冲击方案相比，单发长征五号发射"最后阶段石击"任务的偏转效果可以相当于三发长征五号的传统动能冲击任务的偏转效应。
同时，对于十年内偏转直径为140米的小行星轨道，偏转距离可以从地球半径的不到两倍增加到地球半径的两倍以上。
因此，一个潜在的有效解决方案诞生了，前提是它将达到与动能相同的目标。
<H1级""pgc-h-right-arrow"数据轨道""170">挥舞着"组合拳头"进入太空</h1>
上述核攻击法和动能冲击（包括"最后阶段岩石"）可归为同一类：脉冲法。脉冲法是指小行星通过瞬时强大的外力的作用进行轨道偏转。
由此可见，研究人员真的不是"问题制造者"，到了生存之时，也依靠自己的脑洞来拯救地球。
除了脉冲之外，科学家们还设计了许多其他可以归类为"慢推力"的方案。其中的大脑洞更加灿烂。
顾名思义，"慢推力"是指通过继续作用在小行星上的外力使小行星轨道缓慢变化。脉冲法不强烈，需要更长的时间，并且不适用于警告时间短的危急情况。
相比之下，它更精确，可控，并且可以避免衍生危害。
你如何对小行星施加外力？
第一种是"引力牵引"，基于引力定理，它允许航天器的引力拖曳小行星改变其轨道，这是一种简单而粗糙的方法，简单地允许航天器相对于小行星悬停，但通常需要很长时间才能在10年内启动。
在"天空的浩瀚"中，航天器的轨道改变了小行星的轨道
然后是"激光烧蚀/烧蚀法"，它通过航天器携带的激光发射激光，照射在小行星表面，使小行星表面的等离子体脱落并不断产生小反作用力，从而逐渐改变小行星的轨道。
同样，"离子束导轨"发射高方向，高精度，高速离子束，连续照射目标小行星，产生推力，缓慢改变小行星的轨道并最终将其转移。
各种选择，如"质量驱动法"，都是将航天器发射到小行星表面，然后，航天器钻探材料，高速抛射，利用由此产生的反作用力，最终实现偏转。
上面描述的"慢推法"似乎比脉冲法具有较少的科幻色彩，在视觉上也弱得多，因此大概率不会被改编成电影。但它们的优点是能够"结合" - 有足够的预警时间，小行星的各种慢推选项。
想象一下，一颗小行星被重力拉动，成群的航天器盘旋在它上面，它被N条"光"照亮，就像一个活泼的光。在它离开的方向上，喷出的物质就像一条短尾巴......这张照片，也是一种奇观。
当然，我希望这个奇观永远不会出现。无尽的星空，让你安静美丽！
资源：
1、《潜在危险小行星偏转方法研究现状》，杨慧新、马世宇等。
2、"基于偏转距离近似模型的动能冲击小行星防御任务脉冲轨道优化研究"，王毅睿、李明涛等。
3.航天中心提出"最后阶段岩石撞击"防御计划，用于潜在威胁小行星，国家空间科学中心。
作者|到 by
编辑|何子伟
排版|张希轩