以人类目前科技水平，能否捕获一颗小行星使其受控坠落于地球上的无人区，以便开发其资源？

让一块天外来客按照我们的意愿“走”回地球，这确实是个充满诱惑的想法，也是科学家们津津乐道的话题。就目前的人类科技水平来看，这个设想并非遥不可及，但要实现它，需要克服的挑战也是相当严峻且复杂的。

核心难题：控制与降落

首先，我们要明白，小行星并非一颗静止不动的石头。它们在太空中以极高的速度运行，围绕着太阳公转。要“捕获”它，并且让它改变既定的轨道，最终“受控”地降落在地球的特定区域，这需要我们拥有足够的“推力”和精准的“导航”。

1. 捕获小行星：给它一个“方向盘”

你需要多大的力气？想象一下，你需要让一个几十米甚至几百米直径、数百万吨甚至数千万吨质量的物体改变它的运行轨迹。这就像是要去拉动一辆万吨巨轮，而且它还在高速前进。我们现有能够产生如此巨大推力的技术，主要集中在火箭推进器上。
动力来源：我们可以设想几种方案：
直接“撞击”：类似NASA的DART任务，我们可以发射一枚高速飞行器去撞击小行星。一次成功的撞击，能有效地改变小行星的动量，从而微调它的轨道。但这种方式的控制精度非常有限，更像是“推”一下，而不是“拉”或者“操纵”。而且，如果撞击力量不够，可能起不到预期效果；如果力量过大，则可能把它撞碎，或者改变到我们不想要的方向。
“附加推进器”：更精细的方案是，我们可以发射一个能够与小行星“连接”的装置，比如钻入小行星表面，或者使用大型抓取器。这个装置随后可以启动自己的强大推进器，缓慢而稳定地改变小行星的轨道。这需要非常精密的对接技术，以及足够大、足够持久的推进系统。目前我们能够制造的推进器，例如核热推进或者离子推进，虽然效率高，但其推力相对较小，需要很长的反应时间才能显著改变小行星的轨道。要实现“受控坠落”，可能需要多次、长时间的推进。
“引力拖曳”：另一种概念是使用一个大型航天器，与小行星近距离并行飞行，利用航天器本身的引力来“拖曳”小行星，从而缓慢地改变其轨道。这个航天器需要足够大的质量，才能产生显著的引力效应，而且需要长时间保持稳定飞行。这同样需要极高的导航精度和持久的推进能力。

2. 导航与轨道控制：画出一条“完美轨迹”

精确计算：一旦小行星的轨道被初步改变，接下来的关键就是精确的导航。我们需要实时监测小行星的位置、速度和自转情况，并不断计算其未来轨迹。这涉及到复杂的轨道力学计算，需要考虑太阳、地球、月球以及其他行星的引力影响。
持续修正：轨道不是一成不变的。我们需要发射小型推进器，或者利用之前附加的推进系统，对小行星进行持续的轨道修正，确保它最终能够进入预定的进入大气层路径。这就好比你要把一颗弹珠弹进一个细小的洞，需要多次微调。
风险评估：在整个过程中，我们需要时刻评估风险。任何一个环节出现偏差，都可能导致小行星偏离轨道，甚至撞击到错误的地方，或者更糟，引发不可控的灾难。

3. 降落地球：安全着陆的艺术

选择“无人区”：预设的“无人区”，比如广袤的沙漠、深邃的海洋或者极地地区，是关键。这能最大限度地减少对人类生活区域的潜在威胁。
减速与进入角度：小行星进入地球大气层时，会产生巨大的摩擦力和热量。这本身就是一种“刹车”机制。然而，如果没有控制好进入的角度和速度，它可能会在大气层中燃烧殆尽，或者以巨大的能量撞击地面。
“刹车”装置：我们可能需要在小行星表面安装特殊的“刹车”装置，比如大型降落伞（如果小行星能够承受其展开时的冲击），或者附加的推进器，用于在进入大气层后进行减速和姿态控制。
热防护：如果小行星直径较大，我们需要考虑如何保护其免受大气层高温的侵蚀。可能需要通过特殊的材料涂层，或者在关键部位安装隔热板。
控制坠落点：即使选择无人区，我们也需要尽量精确地控制最终的坠落点，以方便后续的资源开发。这仍然需要精密的导航和轨道修正。

4. 资源开发：触及“天外宝藏”

时机选择：一旦小行星安全降落，资源开发就可以开始。但这同样需要准备。我们需要提前准备好开采、运输和处理这些稀有资源的设备和技术。
潜在资源：小行星富含各种稀有金属，如铂、金、镍、钴，以及水（可以分解为氢和氧，作为火箭燃料），这些都对未来太空探索和地球经济有着巨大的价值。

技术现状与未来展望

目前，人类在小行星探测和轨道改变方面已经取得了一些初步进展：

DART任务： NASA的DART（双小行星重定向测试）任务成功撞击了小行星Dimorphos，证明了通过动量转移改变小行星轨道的可行性。
太空采矿概念：一些私营公司正在积极探索太空采矿的可能性，虽然更多集中在月球和小行星带。

但要实现“受控坠落”在地球，我们还面临巨大障碍：

巨大的能量需求：改变小行星轨道需要极大的能量，远超我们现有航天器能够提供的。
技术成熟度：无论是精确对接、大型推进系统，还是在大气层中精准控制重物的坠落，这些技术都还未完全成熟。
成本：整个过程的成本将是天文数字，需要前所未有的国际合作和经济投入。
风险管理：任何一点失误都可能导致灾难性的后果，这需要极其审慎的风险评估和冗余的备份方案。

总结来说，以人类目前科技水平，理论上“捕获”并“受控”一颗小行星使其坠落地球并非完全不可能，但其难度和复杂度是指数级的。我们需要在现有技术基础上，进行大规模的突破和集成。这是一个长远的目标，需要几十甚至上百年的持续投入和技术进步。我们已经迈出了第一步，但接下来的路，依然充满挑战，也充满了无限的可能。

网友意见

可以，不需要什么先进技术，化学火箭送无人航天器或核弹过去偏转一颗体积较小的小行星的轨道，让其撞击你想要的较大小行星来产生足够的速度改变量就是了。相关轨道计算在数十年前就可以做到。

主要问题是“落到地面上来”的回报有限。值得带回来的石头大到不适合降落、更适合让其泊入近地轨道并发射航天器上去开发，适合降落的石头则不值钱。

小行星撞击地球的最低速度约11千米每秒，如果你要进行“减速和缓冲”来让其终末速度大幅下降，根据小行星的具体尺寸，消耗的资源可能严重降低该降落行动的回报率，乃至得不偿失。
直径不到35米的小行星在地球大气中可能被烧尽或凌空解体，给开采带来麻烦。
能够变成“一座山”的小行星，突入地球过程中的巨大动量不是你想减就能无害地减下来的。
如果你在轨道上用机器或核爆炸将小行星拆散放下来，控制坠落范围是可以做到的，但是要加钱；控制烧蚀也不难做，但是要加钱；各种因素加钱之后，你未必能赚到钱。

目前看来，提取近地小行星上的材料并用于近地太空设施比送回地球要划算一点。2013年，研究人员考察了12个用化学火箭就能带回近地轨道的小天体，直径从2米到20米不等^[1]，将这样的小天体落到地球上从经济角度看毫无用处，在太空作为基础建设的基础则省了从地球上发射的费用。

采矿方面，比较值得开采的小天体是灵神星（16 Psyche），质量约2.19亿亿吨，主要是铁和镍。

知道核动力火箭的存在是好事，但执行这种程度的工程并不需要核动力火箭。

以下引用来源：中国新闻网孙自法，有删改。

记者于2020年5月26日从中国科学院国家空间科学中心获悉，设在该中心的中科院复杂航天系统电子信息技术重点实验室李明涛、王艺睿、王有亮、周炳红、郑伟等科研团队，最新研究提出应对大尺寸潜在威胁小行星的“以石击石”防御方案，为积极主动应对小行星撞击地球潜在威胁提供了一个新的有效选项。
“以石击石”加强型动能撞击行星防御任务概念可突破地面发射人造撞击体的运载能力和包络限制，通过在太空中捕获百吨级质量的岩石，从而显著提升撞击体质量，最终实现小行星防御效果的数量级提升。此外，“以石击石”行星防御方案还能融合小行星探测和行星防御，在行星科学方面也具有较高的研究价值。
李明涛研究员介绍说，2017年、2018年、2019年连续3颗小行星分别袭击中国云南省香格里拉、云南省西双版纳和吉林省松原地区，引发社会热议和学界对行星防御研究的重视。行星防御一般是通过主动手段，包括核爆、动能撞击、激光烧蚀、离子束牵引、引力拖曳、质量驱动等，破坏小行星的结构或者偏转小行星的轨道。
针对经典动能撞击在预警时间较短的条件下无法有效防御大尺寸小行星的问题，中科院科研团队提出的“以石击石”加强型动能撞击行星防御任务概念，将通过发射无人飞行器捕获小尺寸小行星或者在碎石堆小行星上采集超过100吨的岩石，与飞行器构成组合撞击体，操控组合体撞击对地球有潜在威胁的小行星，将潜在威胁小行星偏转出撞击地球的轨道。
李明涛指出，相比经典动能撞击方法，“以石击石”方案对小行星的轨道偏转效果可提升一个数量级，为防御大尺寸潜在威胁小行星提供核爆之外的一种新选项。他以直径约350米、重量约6100万吨的阿波菲斯小行星举例称，该小行星在2029年与地球的最近距离将约为3.8万公里，仿真显示，利用经典动能撞击方法对阿波菲斯小行星的偏转距离约176公里，而“以石击石”方案对阿波菲斯小行星的偏转距离约1866公里。
中国科学家在小行星撞地防御领域的这项重要研究成果论文，近日已获施普林格-自然出版集团旗下综合性国际学术期刊《科学报告》在线发表，论文审稿人评价“以石击石”方案是“新颖、有趣、潜在非常高效的防御危险小行星方法”。

引用完毕。

核爆改变小行星轨道的能力是传统非核手段的10~20倍。上述二段撞击方法在有较长预警时间的情况下可以将动能撞击改变小行星轨道的效果提高到核爆水平的下限。用核爆代替上述“无人飞行器”来执行二段撞击的准备工作，可以期待将偏转效果再提升一个数量级。

参考

^ https://www.ibtimes.com/new-class-easily-retrievable-asteroids-could-be-captured-rocket-technology-found-1382529

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