彗星什么时候会再次来地球（今年又有一场撞击大戏）

先纠正一下，所谓“炮轰”是媒体使用的一个形容词，准确的说法是撞击。

撞击的炮弹叫“深度撞击号”

北京时间2005年7月4日13点52分，在距离地球1.3亿公里的地方，上演了一场“炮轰”彗星的大戏，这场戏许多网友可能不知道，但在科学界，尤其是天文物理学界却引起了很大反响，要知道这可是人类第一次将“战火”漫延到一颗小行星上。

这颗作为靶子的小行星是一颗彗星的彗核，被称为“斯坦普一号”，大小约为长14公里，宽5公里。炮轰这颗彗星的炮弹叫“深度撞击号”，是NASA（美国航空航天局简称）从1999年开始筹划，经过五年多的研制，于2005年1月13日发射的一艘探测器，耗资3.3亿美元。

经过5个多月的追踪，“深度撞击号”行程4.3亿公里接近了这个“靶标”，在观测拍摄了大量资料传回后，以比炮弹快十倍、每秒10.2公里的相对速度，一头撞上彗星彗核，完成了人类“首撞”的伟大使命。

实施撞击的是探测器7月4日在靠近“斯坦普一号”50公里时，释放的一个撞击器器，这个撞击器由铜和铝构成，质量为370公斤，撞击能量达到4.7吨TNT炸药当量，整个过程只用了3.7秒。

探测器欣赏到了撞击产生的太空焰火，但由于撞起的烟尘遮蔽了撞击点，无法看清撞击后的情况，恰好欧空局发射的“罗塞塔号”彗星探测器也在附近，距离相撞地点8000万公里，通过一周的观察拍摄，发回了大量“坦普尔一号”被撞后云雾的变化资料。

天文学家们通过研究这些资料，得出这次撞击在彗星表面产生了一个半径约30米的大坑，有5000多吨灰尘以每秒110~300米的速度被抛离彗核，还有约5000吨的冰和约15吨的氢氰酸以冰粒形式被抛向太空，在太阳辐射下迅速升华为气体。

最终NASA宣称，在彗核上留下了一个足球场般大，深度达到30~50米的撞击坑，但撞击只导致彗星的速度变化了0.0001毫米每秒，彗星未来的近日点将减少10米。

由此，这次撞击试验得到如下成果：首先，人类首次看到了彗核是什么样子，并且分析了彗核的物质组成，为进一步探索了解太阳系诞生、地球上的水和生命起源等具有重大帮助；其次，探测器的远程无人控制技术堪称完美，万里穿针式的精准撞击令人震撼，对未来人类更深远的太空探索积累了宝贵经验。

要知道，如果稍有偏差，撞击器就有可能擦边而过而落空，几亿美元就打了水漂。那么这种撞击出了以上成果，根本目的是为了啥呢？主要还是为了应对小行星威胁，因为这种威胁曾经毁灭过地球80%的物种，科学家们就一直想通过研究小行星，找到规避的方式。

小行星撞地球为啥会导致巨大灾难

许多网友总会低估小行星撞击的力量，认为不过就是一些太空碎片撞击地球吗，火山喷发也就那么回事，怎么可能会导致人类毁灭性灾难呢？火车相撞也就那么回事，一颗十几二十米的小行星，怎么可能形成通古斯大爆炸和车里雅宾斯克地区那种巨大威力呢？

这是对速度与能量关系认知的缺乏。同一个质量的物体，速度越大，撞击的能量就越大，而且随着速度加快，撞击能量就会呈指数级提升。一个很简单的例子：你拿个木棒轻轻碰一下脑袋和快速打向脑袋，后果能一样吗？

那么小行星撞击地球的速度有多快呢？根据围绕着太阳运动的环绕速度和逃逸速度计算，小行星运行速度一般应在30~42公里之间，至于撞上地球的相对速度，就要看从哪个角度撞过来了。

如果正好从地球公转轨道前方撞入，其速度就是小行星本身速度加上地球公转速度，至少在60公里到72公里之间；而从不同的侧面或后面撞入，其速度就有许多变化了。

因此，小行星撞击地球相对速度快慢不等，从过去撞向地球的小天体来看，一般都在每秒10公里到40公里之间。据一些专家考证，6500年前毁灭恐龙的那颗小行星直径约10公里，撞击速度每秒约30公里；导致通古斯大爆炸的那颗小行星直径约20米，撞击速度每秒约20公里；撞入车里雅宾斯克地区的小行星直径约17米，速度每秒约19公里。

假设这些小行星是岩石小行星，按花岗岩密度每立方米2.7吨计算，根据球体积公式可得出它们的质量约为：直径10公里的小行星质量为1.4万亿吨，直径20米的小行星质量为11310吨，直径17米的小行星质量为6173吨。

当然，很小的小行星并非是完美球型，更多的是土豆型等不规则形状，因此这里的计算只供参考。

撞击能量公式为E=1/2mv^2，这里的E表示能量，m表示撞击物体的质量，v表示撞击速度。根据这个公式，我们来简单计算一下这些小行星撞击的能量有多大。

6500万年前，导致恐龙等80%左右物种灭绝的那颗小行星，撞击能量可达150万亿吨TNT炸药爆炸能量。一些资料介绍，科学家测算的撞击能量约为120万亿吨TNT当量，这说明其计算时取的密度或速度值与我略有偏差。

导致通古斯大爆炸的小行星撞击能量约为54万吨TNT炸药爆炸能量；撞击车里雅宾斯克地区的小行星能量约为26.6万吨TNT炸药爆炸能量。当然，这些小行星可能并非都是岩石性质，有些可能是彗星冰质，这样撞击能量虽然会有所降低，但破坏力依然巨大。

许多专家分析认为，导致通古斯大爆炸的就有可能是一颗二十几米的彗星，在还没到地面的上空就爆炸蒸发了，即便这样，其能量也达到20万吨以上的TNT当量，空中爆炸的冲击波威力更大，因此摧毁了几千平方公里的树木。

而有的专家们认为撞击车里雅宾斯克地区的那颗小行星，真实的爆炸能量达到45万吨TNT当量，相当30颗广岛原子弹同时爆炸威力，才导致冲击波影响了数千平方公里，7000多栋房屋受损、玻璃被震碎，1500人受伤的后果。

这就是小行星撞击为什么能够造成毁灭性灾难的原因。

小行星撞击的概率和防范措施

在太阳系空间飞行的小行星有无数颗，小行星由于很小，远了就看不见，因此绝大多数就看不到，只有距离比较近的一些才能够被发现。现在已经被确认的小行星就有120多万颗，其中57%已经有正式编号，已知大于4公里的小行星有数百颗，大于1公里的有2000多颗。

在这些小行星中，对人类威胁最大的是近地小行星，就是其运行轨道与地球轨道相交的小行星，这类小行星现在已经发现的有25000余颗，其中对地球具有潜在威胁的有2200余颗。近地小行星中1公里以上的就有500多颗，任何一颗撞击地球，都会带来毁灭性的灾难。

这些小行星撞击地球的概率有多大呢？天文学家们通过科学建模，得到的数据是：直径大于1公里的小行星撞击地球的概率为10万年1次；直径10米的小天体撞击地球的概率为3000年一次。

许多科学家认为，小行星撞击的风险严重被低估。事实上我们也看到，直径10米的小行星在近百年来就已经发生过很多次了。根据NASA公布通过传感器收集的数据，从1988年到现在，全球发生的火球事件（小行星碎片撞入大气层燃烧）已经有上千起。

而1公里以上的小行星撞击地球已经过去6500万年了，因此受到这种较大小行星撞击的概率就会越来越大。早在上个世纪，科学界就开始高度重视小行星撞击的防范，最早提出这个课题的是麻省理工学院的教授们，将这个问题作为课题提供给课堂的学生。

联合国于2008年成立了预警和监测小行星的组织，叫太空探险家联合会；2013年，正式创建了专门应对小行星危害的“国际小行星预警小组”。别看只是一个小组，却是由全世界各地科学家、天文台和空间机构联合组成，其可调动力量十分庞大。

但几十年来，对于小行星的防范一直停留在监视上，甚至有时候防不胜防。比如2019年7月25日，一颗后来命名为2019 OK的小行星与地球擦肩而过，直到掠过地球的前一个小时才发现，这颗小行星大小在57米*130米，如果撞上地球会毁灭一个州！

因此，监测还需要大大加强，且发现得越早，才能起到越大的防范作用。但如何避免6500年前那种毁灭性撞击，让人类得以更久远地延续呢？科学家们已经设想了很多办法，如动能撞击、引力拖曳、核弹爆破等等，目的就是让小行星偏离轨道，不要撞上地球。

遗憾的是，迄今为止还没有找到一个切实可行的方法，因为在地球上是没法验证这种理论的，必须找到一颗真正的小行星来试验。科学界一直在持续不懈的努力，NASA依然走在前面，17年前的“炮轰”彗星试验就是一次尝试。

而在今年的9月份，NASA将再次上演一场撞击大戏，这次撞击的对象是一个叫“迪蒂莫斯”的双小行星系统，撞击的“大炮”早已出发。

今年的小行星撞击大戏如何上演

这场戏在2021年就已经拉开了序幕，北京时间11月24日14点20分，一颗被命名为“DART”的航天器从美国范登堡基地发射成功，朝着一颗叫“迪蒂莫斯”的双小行星系统飞去。这艘航天器的尺寸为1.8*1.9*2.6米，发射质量为610公斤。

这次任务称为“双小行星重定向测试”，主角就是“DART”航天器，其任务只有一个，就是追上“迪蒂莫斯”，然后一头撞上其中较小的那颗小行星，以身殉职获得一系列数据。它是又一个为人类能够活得更长久而献身的AI，人类未来的忠烈祠里应该给“DART”留一个位置。

“迪蒂莫斯”双小行星的主星就叫Didymos，平均直径约780米，2.26小时自转一周；次星叫Dimorphos，直径约160米，11.9个小时围绕着主星转一圈，两星相隔约1公里。这颗小行星轨道在可预见的未来对地球并没有什么威胁，但近地点距离又不太远，因此正好用来进行撞击试验。

“DART”的任务就是撞向次星，撞击时质量还剩余550公斤，速度为6.6公里，撞击的能量可达到5.7吨TNT当量。这次撞击被认为是人类历史上第一次尝试挑战偏转小行星轨道，科学家们形容这次撞击有点像用一辆高尔夫球车，撞击一个装满石头的足球场。

预计撞击会在小行星表面形成一个10米的撞击坑，并让其公转速度改变1%左右，周期缩短约10分钟，从而导致双小行星整体改变其运行轨迹，实现“重定向”。2005年的撞击在彗星上形成了一个半径30米的坑，相比之下这次撞击只能形成10米直径的坑，说明这颗小行星密度比彗星大多了。

通过对撞击效果的观测和计算，将会得到许多宝贵的数据，通过这些数据分析，就能够得到未来小行星朝我们奔来时，采用多大力量能够偏转其轨道，让地球躲过一劫。这可能是目前解决小行星撞击威胁最直接有效的办法，如能够成功，则为人类之大幸。

这项计划早在10年前的2012年就开始酝酿了，原定是由美国NASA和欧空局合作完成，NASA负责撞击，欧空局负责探测观察，通过先发送一艘探测器到达“迪蒂莫斯”附近，研究小行星表面物理特性、地质成分、内部结构等，随后等撞击发生后，再观测撞击后的情况，得到前后更精确的对比。

但任务难度很大，何况还有资金困难，任务进行到中途欧空局无力坚持下去，由此停了下来。不过后来欧空局又捡起了这个计划，只是另行设计了一个更小型叫“赫拉”的探测器，预计要到2026年发射，届时前往追踪“迪蒂莫斯”，评估DART撞击的影响。

为了更好地观测撞击过程和结果，DART航天器随身携带了一个叫“LICIA”的小立方卫星，会在撞击前10天释放出来。这颗卫星由意大利提供，上面配备了两台相机，其中一台叫“LEIA”的高分辨率黑白相机，可在撞击时拍摄小行星表面高清黑白图像，让科学家查看分析产生的羽流和碎片；另一台叫“LUKE”的相机，可捕捉彩色光谱图像，让小行星的地形更清晰。

现在，“迪蒂莫斯”正在朝着地球飞来，将会在今年9月26日到10月1日期间最接近地球，届时距离地球不到1100万公里，“DART”将与其会合，择机完成舍身一撞。“LICIA”卫星会将撞击实况传送到地球，以光速传输的电信号路途需要三十多秒钟；除此之外，布置在地球表面和空间的望远镜，也会对准这组小行星进行观测。

据悉，这次撞击大戏开演时会向全球直播，我们能有幸看到这次人类制造的太空奇观吗？拭目以待。对此有兴趣的朋友可锁定9月26日到10月1日这个时间段，你会收看吗？欢迎讨论，感谢阅读。

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