如何看待 NASA 将耗资 3.3 亿美元，用宇宙飞船撞击小行星？这一计划实现的可行性有多大？

NASA 耗资 3.3 亿美元，计划用宇宙飞船撞击小行星，这绝非儿戏，而是基于科学探索和潜在生存需求的深远考量。这项名为“双小行星重定向测试”（DART）的任务，其核心目标是测试一种全新的行星防御策略——动能撞击法，以应对未来可能威胁地球的小行星撞击风险。

计划的科学依据与必要性：

自古以来，小行星撞击地球的事件就从未停止过。从恐龙灭绝的假说，到近年来的流星体事件，都提醒着我们宇宙并非全然宁静。虽然大规模、毁灭性的撞击极为罕见，但即使是中小型天体，也可能对特定区域造成严重破坏。因此，建立一套有效的行星防御体系，是人类文明延续的重要课题。

DART 任务的科学基础在于“动能撞击”的原理。简单来说，就是利用高速运动的飞行器撞击小行星，通过动量传递来改变小行星的轨道。理论上，只要我们能提前足够长的时间发现并采取行动，即使是很小的轨道改变，也足以在数年或数十年后，让原本可能与地球相撞的小行星“擦肩而过”。

DART 任务的细节与目标：

此次 DART 任务之所以如此引人注目，是因为它将首次在真实宇宙环境中进行这项技术的验证。其目标是一颗名为“迪莫弗斯”（Dimorphos）的双小行星系统中的小行星。迪莫弗斯围绕着一颗更大的卫星“迪迪莫斯”（Didymos）公转。DART 飞船将直接撞击迪莫弗斯，而不是迪迪莫斯。

撞击目标：迪莫弗斯是一颗直径约 160 米（大约相当于一个足球场）的小行星。这个尺寸在行星防御领域具有重要意义，因为它代表了能够对区域造成显著损害，但又不像“希克苏鲁伯”（希克苏鲁伯撞击器是导致恐龙灭绝的小行星，直径约 10 公里）那样具有全球性毁灭能力的天体尺寸。测试撞击这样大小的小行星，能更贴近实际可能遇到的威胁情境。
撞击方式： DART 飞船本身就是一个质量约 610 公斤的动能撞击器，以约每秒 6.6 公里的速度飞向迪莫弗斯。它不携带任何爆炸物，纯粹依靠质量和速度来产生撞击效果。
观测与测量：关键在于测量这次撞击对迪莫弗斯轨道的影响。DART 飞船本身将利用其搭载的相机记录撞击前的最后一刻影像。更重要的是，地球上的望远镜，特别是欧洲航天局（ESA）的“天琴座”（LICIACube）卫星，以及一系列地面和太空望远镜（如哈勃望远镜、詹姆斯·韦伯空间望远镜）将持续观测迪莫弗斯绕迪迪莫斯公转的周期变化。一旦迪莫弗斯被成功“推离”轨道，导致其公转周期发生可测量的变化，就意味着这项技术是可行的。

可行性分析：

3.3 亿美元的投入，对于一项旨在测试并可能挽救人类文明免受灭顶之灾的技术来说，其价值是难以估量的。至于计划的实现可行性，可以从以下几个方面来看：

1. 技术成熟度：
飞行器设计与发射： NASA 在深空探测器设计、制造和发射方面拥有丰富的经验。DART 飞船的设计相对简洁，主要是一个导航和撞击载荷，技术难度并非前所未有。使用 SpaceX 的猎鹰 9 号火箭发射，也确保了成功的概率。
导航与制导：精准导航至一个移动中的、相对较小的目标是 DART 任务的最大技术挑战之一。飞船需要自主识别目标并进行最后的轨迹修正。然而，现代深空探测器已经具备了相当高的自主导航能力，结合地面控制的辅助，这一环节的可行性是比较高的。
动能撞击原理：动能撞击改变轨道是基于成熟的物理学定律，其可行性毋庸置疑。关键在于撞击的力度是否足够，以及是否能精确测量到轨道的微小变化。

2. 科学目标的可实现性：
撞击本身：无论能否达到预期的轨道改变效果，撞击本身是几乎可以肯定的会发生的。除非出现极其罕见的发射失败或导航故障。
测量轨道变化：这是评估计划成功与否的关键。迪莫弗斯绕迪迪莫斯公转的周期是约 11.9 小时。DART 任务的目标是将迪莫弗斯的公转周期缩短约 1%（约 7 分钟）。这是一个相对小的变化量，但借助高精度的望远镜观测，是可以被探测到的。科学家们已经对可能存在的误差进行了充分的估计和校准。

3. 潜在的不确定性：
小行星的物质构成：小行星的内部结构和物质构成会影响撞击的动量传递效率。如果迪莫弗斯是一个由松散碎石组成的“碎石堆”，撞击效果可能会与撞击一个致密的岩石体有所不同。但科学家们对双小行星系统的研究，也为评估这种可能性提供了依据。
撞击产生的碎屑：撞击可能会产生大量碎屑，这可能影响到对轨道变化的精确测量。但同时，这些碎屑本身也可能提供关于撞击过程的宝贵信息。

总结：

NASA 的 DART 任务，以 3.3 亿美元的投入，旨在验证一项可能对人类未来至关重要的行星防御技术，其可行性是相当高的。这笔投资并非“烧钱”，而是对人类生存风险的一次积极主动的“保险”。该计划不仅能提供关于动能撞击如何影响小行星轨道的宝贵数据，更能为未来更先进的行星防御系统（如携带核弹头的探测器，或更具操控性的飞行器）奠定基础。

从长远来看，人类对宇宙的探索，不仅仅是为了满足好奇心，更是为了更好地了解我们所处的环境，并为未来的生存挑战做好准备。DART 任务是这一宏大愿景中的重要一步，它标志着人类从被动接受宇宙威胁，向主动应对和防御迈出了关键的一步。这项计划的成功，将为人类在浩瀚宇宙中建立一个更安全的家园，增添至关重要的信心和能力。

网友意见

这是偏转小行星的常规方法之一，中国也有这方面的论文。计算和操作正确时，干预这次的任务目标的可行性为 100%，但那也没什么意思：目标相当小。更大的目标在撞击时的举动可能会复杂得多。

在理想情况下，经过较长时间准备，这种二段撞击偏转目标的效果可以接近直接发射同等重量核装置去偏转目标的效果。值得人类去拦截的小天体目标会比较大，预警时间较长，这种方法有可能比其它方法节约一些资源。

用核装置推动小行星去磕，可以偏转更大的小行星。

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。

1995 年美国设计了 10 亿吨TNT当量的巨型热核武器，可以将直径 1 千米级的小行星炸成宇宙尘埃，在有数个月准备时间的情况下可以偏转直径 10 千米级的小行星，在有一年准备时间的情况下可以偏转彗核直径 100 千米级的短周期彗星。注意他们并未真正制造这枚核弹，我们目前不确定在实际制造中会不会有别的问题——不过，真正要用的时候，人类会建造不止一颗核弹来保险，有问题也可以随机应变。

2020 年中国设计了用航天器偏转较小的小行星去撞击较大小行星的二段拦截方案，在有三年以上准备时间的情况下可以偏转直径 10 千米级的小行星。

相关数据

100 米外的 100 万吨 TNT 当量核爆释放的 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^[2]：

在接近速度为 5 千米每秒~10 千米每秒的小行星到地球还有 500 千米~5000 千米时将其偏转出撞击范围需要的速度变化量^[3]：

在距离地球 5000 千米和更远的地方，500 千克的热核武器载荷就能将直径 1 千米的目标推飞。

美国早已评价了核爆 X 线与中子流对小行星的作用^[4]。

参考

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