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帖子主题:认真想想如何拦截小行星 美俄反导系统都挡不住

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认真想想如何拦截小行星 美俄反导系统都挡不住

近日,据英国《每日邮报》报道,美国宇航局与国家核安全管理署联合宣布,两家机构将合作研究利用核武器摧毁威胁地球的外来小行星的可行性方案。那么,小行星到底有多可怕?核武器能否消除小行星威胁呢?

个头小但能量不小

地外天体威胁是一个很古老的话题,多个古代文明都曾留下了天外来客“造访人间”的记录。如北宋著名学者沈括就曾在《梦溪笔谈》中收录了一则发生在治平元年的陨石事件。用“大声如雷”、“几如月”形象地描述了陨石再入大气时的声学和光学现象,最终陨石落入宜兴县一户许氏人家的院落,“火光赫然照天……许氏藩篱皆为所焚”,乡邻们都来看热闹。

与这种尚未造成人员伤亡的“轶闻趣事”相比,2013年2月15日一颗陨石在俄罗斯车里雅宾斯克地区上空爆炸,给现代社会上了生动的一课。爆炸的冲击波造成大面积建筑物受损,约1200人受伤。

根据美国宇航局的分析,这颗陨石以每秒30公里的速度再入大气,在大气层中飞行约32秒后减速至每秒18公里,并在车里雅宾斯克地区上空约30公里高度发生猛烈爆炸。

据评估,陨石直径约15~17米,质量7000~1万吨,爆炸当量约350万吨TNT,足以摧毁一座中型城市。美国宇航局曾警告约有4700颗小行星威胁地球,因此研究如何防御小行星撞击并不是杞人忧天之举。

现有技术能拦截小行星么?

拦截小行星的前提是发现小行星,不然就无的放矢了。说到搜索、拦截高速运动物体,美俄两国苦心经营多年弹道导弹防御系统似乎最有发言权。然而毛主席说过:“世界上怕就怕‘认真’二字”。认真一想,这些技术都挡不住小行星。

地球面临的小行星威胁主要有两大来源,太阳系内小行星和系外侵入小行星。前者主要分布于火星和木星轨道之间的小行星带,后者游荡于星际空间。这些小行星的共同点就是不发光,加之距离遥远,地面光学望远镜难以直接观测。目前常用的一种方式是掩星观测,即小行星从背景天体前通过时由于遮挡该天体光线会被探测到,但这种被动观测方式根本不适用于对地外天体进行预警探测和持续跟踪。

如果依靠预警雷达和空间监视雷达,则面临探测距离和分辨率的矛盾。众所周知,频率越高的电磁波随传输距离畸变和损耗越大,为提高探测距离势必降低频率,而频率越低角度分辨率也越低,对目标的定位就愈发不准。

抛开探测问题,小行星的飞行速度也令目前最先进陆基拦截导弹(GBI)相形见绌,这种导弹的最大末速度仅达地球第一宇宙速度,面对速度远大于自己的小行星只有采取迎头拦截方式才能截击。即便拦截导弹成功与小行星遭遇,如何摧毁它呢?

目前已有的杀伤手段包括核弹头杀伤和动能杀伤两种。如果在宇宙空间拦截小行星,核爆能量只能通过高能射线和高速中子流释放,对小行星的伤害极其有限。如果在大气层内拦截小行星,核爆产生的冲击波固然可观,但在如此近的距离引爆大当量核弹,其产生的大量岩石碎片似乎也不比被小行星直接命中地球伤亡更小。

如果换做动能杀伤拦截方式,拦截器与小行星的巨大相对速度确实可以产生巨大的动能作用于小行星。但考虑到不同小行星的材质和大小,如果没有平时对小行星物理参数的积累,动能杀伤器极有可能“以卵击石”,残存的大块星体仍然会给地面造成巨大损失。

远程核爆或成最现实方案

现有技术虽然还难以防御小行星,但我们并非没有办法。结合现有的深空测控技术、深空探测器技术、核武器和动能杀伤器技术,可在短期内显著提高小行星的拦截能力。

为在尽可能远的距离拦截小行星,避免现有拦截方式的附带杀伤。我们可以放弃现有拦截弹“以快制快”的模式,转而“以时间换空间”——在全球深空测控网的支持下向深空发射拦截飞船远距离“截杀”小行星。

执行任务的飞船在初始飞行阶段借助测控网提供的导航信息不断修正航向接近小行星,在逼近小行星后,开启自带的多波段光学探测器锁定小行星,并借助微波、红外等遥感手段探测小行星成分,为后续打击提供依据。

完成上述工作后飞船将释放火箭助推钻地核弹,钻地核弹会根据小行星物理参数提前装订打击诸元,钻入小行星后在适合的深度起爆。如果小行星尺寸较小,核弹可完全摧毁小行星,其碎块即使撞到地球也因体积过小而在落入地面前燃尽。如果小行星较大,则通过核爆为小行星提供一个较大的横向加速度使其逐渐偏离原轨道,避免撞上地球。

这种方式最大的难点在于预警时间相对于导弹拦截要大为提前,必须为发射窗口和拦截飞船深空远航留出足够的时间。因此,我们需要研制更大口径光学望远镜并组织全球联网观测,在尽量远的距离准确发现对地球有威胁的小行星。这意味着地外天体防御将是全人类的共同事业,任何国家单打独斗都将失败。

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      我不主动找谁说话;我不主动约谁;我不善于表达;我没能力顾及到每个人的感
      2015/7/5 20:35:59

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