新浪科技訊 北京時間2月25日消息，如果一個巨大的太空物體眼看著就要撞向地球，我們應(yīng)該做些什么呢?我們或許可以用宇宙飛船狠狠地撞擊它，使它偏離軌道，或者用核武器引爆它;用引力牽引裝置拖住它;甚至用聚焦的陽光使它減速。那么，哪一種選擇呢?麻省理工學(xué)院的研究人員對這一問題進(jìn)行了計(jì)算，提出了一個評估這些選擇最終效果的系統(tǒng)，并根據(jù)兩顆小行星及其在太空中的路徑進(jìn)行了模擬。

　　首先，我們必須決定是先執(zhí)行偵察任務(wù)，還是立即發(fā)動全面進(jìn)攻。這是在生死存亡的壓力下做出的重大決定，也促使麻省理工學(xué)院的研究小組在今年2月份的《宇航學(xué)報(bào)》(Acta Astronautica)上發(fā)表了一篇指導(dǎo)性的論文，探討了一些能使小行星偏轉(zhuǎn)方向的方案。

　　在電影中，小行星的撞擊幾乎都是發(fā)生在最后一刻：一塊巨大的而致命的太空巖石，就像一顆從黑暗中射出的子彈一樣直沖地球，從發(fā)現(xiàn)它到預(yù)計(jì)的撞擊時間只有幾周甚至幾天。根據(jù)美國國家航空航天局(NASA)行星防御辦公室2019年4月的報(bào)告，小行星撞擊是人類面臨的一個真正威脅，但與此同時，NASA也認(rèn)為，他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大部分體積、可能最致命的天體，而這些天體——所謂的“行星殺手”——撞擊地球的可能性很小。當(dāng)然，可能還有大量體積較小，但仍然大到足以毀滅整個城市的小行星尚未被發(fā)現(xiàn)。

　　地球附近大多數(shù)較大的太空物體已經(jīng)受到了密切監(jiān)視，因此我們可能會在小行星撞擊地球之前得到大量警告。天文學(xué)家觀察著這些靠近地球的太空巖石，看它們是否可能穿過某個“鑰匙孔”。每一顆威脅地球的小行星都會在圍繞太陽軌道的不同位置離地球越來越近，或者越來越遠(yuǎn)。沿著這條路徑，在靠近地球的地方就存在著所謂的“鑰匙孔”。如果小行星在下一次接近我們的星球時，最終是碰撞的結(jié)局，那它就必須穿過這一空間區(qū)域。

　　該研究的主要作者、論文撰寫時還是麻省理工學(xué)院研究生的三星工程師Sung Wook Paek說：“鑰匙孔就像一扇門，一旦打開，小行星就很快會撞擊地球，概率很高，”。該論文指出，最容易阻止一個物體撞擊地球的時間，就是在它穿過某個“鑰匙孔”之前。這將從一開始就阻止該物體朝地球撞過來。一旦小行星穿過“鑰匙孔”進(jìn)入撞擊地球的軌道，拯救地球就需要更多的資源和能源，并涉及更多的風(fēng)險(xiǎn)。

　　Sung Wook Paek和其他作者放棄了使小行星偏轉(zhuǎn)的大多數(shù)方案，只認(rèn)真考慮了核爆炸和撞擊的選擇。他們寫道，核爆炸其實(shí)很可能帶來問題，因?yàn)楹吮�炸后小行星的具體表現(xiàn)不容易確定，而且對核武器的政治擔(dān)憂可能也會給任務(wù)帶來阻礙。

　　最后，他們提供了三種方案來執(zhí)行偏轉(zhuǎn)小行星任務(wù)。如果發(fā)現(xiàn)一顆“行星殺手”小行星正朝某個“鑰匙孔”飛來，那這些方案可以在短時間內(nèi)做好準(zhǔn)備。

　　(1)“0型”任務(wù)：就是向來襲的目標(biāo)發(fā)射一臺重型撞擊器，利用有關(guān)該目標(biāo)組成和軌道的盡可能詳細(xì)的信息，使其偏離軌道;

　　(2)“1型”任務(wù)：首先發(fā)射一個偵察器，在主撞擊器發(fā)射之前收集小行星的近距離數(shù)據(jù)，以便更好地瞄準(zhǔn)射擊，獲得的效果;

　　(3)“2型”任務(wù)：一臺小型撞擊器與偵察器同時發(fā)射，撞擊目標(biāo)使其略微偏離軌道;然后，根據(jù)來自偵察器和第一個撞擊器的信息，對第二臺小型撞擊器進(jìn)行微調(diào)，使小行星最終不能穿過“鑰匙孔”。

　　研究人員寫道，“0型”任務(wù)的問題在于，地球上的望遠(yuǎn)鏡只能收集有關(guān)“行星殺手”小行星的粗略信息，這些天體距離地球還很遙遠(yuǎn)，體積相對較小，其反射的光線也很暗淡。如果沒有關(guān)于小行星質(zhì)量、速度或物理組成的信息，撞擊器任務(wù)將不得不依賴于一些不的估計(jì)，使無法阻止小行星穿過“鑰匙孔”的風(fēng)險(xiǎn)更高。

　　研究人員認(rèn)為，“1型”任務(wù)更有可能成功，因?yàn)樗鼈兛梢愿�地確定小行星的質(zhì)量和速度，但這類任務(wù)也需要更多的時間和資源。“2型”任務(wù)可能效果更好，但所要求的時間和資源就更多了。

　　研究人員開發(fā)了一種計(jì)算哪種任務(wù)效果更好的方法，主要基于兩個因素：從任務(wù)開始到小行星到達(dá)“鑰匙孔”的時間，以及使特定小行星適當(dāng)偏轉(zhuǎn)的難度。

　　研究人員將這些計(jì)算結(jié)果應(yīng)用于地球附近兩顆的“行星殺手”小行星：阿波菲斯(Apophis)和貝努(Bennu)，得出了一套復(fù)雜的指令。一旦其中一顆小行星開始向“鑰匙孔”移動，就可以用這套指令設(shè)計(jì)出使其偏轉(zhuǎn)的探測器。

　　他們發(fā)現(xiàn)，如果有足夠的時間，“2型”任務(wù)幾乎總是能使小行星貝努適當(dāng)?shù)仄�轉(zhuǎn)。不過，如果時間很短的話，則可以采用速戰(zhàn)速決的“0型”任務(wù)。只有少數(shù)情況下，“1型”任務(wù)才會奏效。

　　對于小行星阿波菲斯，情況又有所不同，也更加復(fù)雜。如果時間緊迫，“1型”任務(wù)通常是的選擇：迅速收集數(shù)據(jù)，以便正確地瞄準(zhǔn)并撞擊。如果有更多的時間，“2型”任務(wù)有時是更好的選擇，取決于小行星偏離其路線的難度會有多大。在任何情況下，“0型”任務(wù)對阿波菲斯都沒有作用。

　　如果時間太短的話，無論是阿波菲斯還是貝努，這些任務(wù)都無法成功地使其偏轉(zhuǎn)。小行星之間的差異歸結(jié)于它們的質(zhì)量和速度的不確定性，以及它們內(nèi)部物質(zhì)對撞擊的反應(yīng)。研究人員寫道，這些基本原理同樣可以用來研究其他潛在的“行星殺手”，未來的研究可以結(jié)合其他選擇來改變小行星的方向，包括核武器等。選擇越多越復(fù)雜，計(jì)算就越困難。研究人員最后寫道，訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)算法將在未來發(fā)揮更大的作用，在小行星撞向地球的場景中，這些算法將根據(jù)準(zhǔn)確的可用數(shù)據(jù)幫助天文學(xué)家做出決策。