“劫持”小行星计划

谢懿

除了月球和火星之外，小行星也是近些年太空探测的热点。飞往小行星同样是充满危险的远征，往返一颗近地小行星大约需要6个月的时间，而太阳耀斑很有可能让航天员暴露在致命的辐射下。与其让宇航员深入行星际空间去执行长时间高风险的任务，为什么不把小行星弄到我们身边来呢？现在，科学家正在筹划“劫持”一颗小行星并把它拖到月球的轨道上，使它成为人类进一步深入太空探索未知的踏脚石。

确定目标

捕捉小行星并不是个全新的想法。几十年来，科幻作家和未来学家已经讨论了诸多小行星对于人类向太空扩张的重要性。早在1903年，富有远见卓识的俄罗斯火箭科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基在自己一篇题为《通过反作用引擎探索宇宙》的论文中对捕捉小行星进行了构想和描述。

一百多年以来，得益于关键性的技术发展，这个梦想如今已变得可行。在国际研讨会上，来自众多研究机构的与会者研究了如何才能识别、自主捕获一颗近地小行星，并将其带回地球附近。

科学家最想捕捉并带回地球的是黑色的碳质C型小行星。碳质小行星非常多样，含有丰富的挥发性物质（例如水）、复杂的有机分子、干燥的岩石以及金属。它们的数量并不多，只占已知小行星总数的20%左右，而且由于颜色漆黑而很难被发现。科学家们心目中的目标小行星大约只有一幢小楼那么大，直径7～10米，这样一颗小行星的引力几乎可以忽略不计：这也意味着，与电影《世界末日》不同，航天员是无法在这颗小行星上正常行走的。

天文学家面临的困难挑战是：能被航天器拖走的小行星太小、太暗，极难被找到。只有当这些小行星极为靠近地球时，地面天文台才能发现它们。预计将在2018年投入使用的大型综合巡天望远镜将会把目前最高的搜索效率提高约150倍。

能够被带回地球的小行星，必须具有与地球几乎相同的轨道，而且它相邻两次最靠近地球的时间间隔不超过10年。一个最有可能的目标是小行星2008 HU4，科学家估计它的直径约为7米。预计这颗小行星下一次近距离飞掠地球的时间是2026年。

套住小行星

天文学家是不会使用电影《星际迷航》中的牵引光束来拖动小行星的。形象地说，最可行的办法是用无人航天器把这颗小行星装入一个大袋子，然后把它带回家。

如果一切按计划进行，小行星捕捉飞船将会在2017年发射。火箭把20吨的飞船送入近地轨道。然后，飞船在微弱但可连续工作的离子发动机的推动下，以螺旋形路线飞出地球的引力场。在穿越地球周围的范艾伦带（环绕地球的高能粒子辐射带，在近层宇宙空间，距离地球一百公里到几百公里的空间中）时，其中的辐射会使得飞船上太阳能电池板的转化效率降低20%，飞船航行近700天后到达目标小行星附近与小行星会合后，飞船把轨道调整到与小行星的自转轴一致。然后它释放出一个巨大的捕捉袋，紧紧包裹住小行星。之后，飞船和小行星继续在太空中转动，直到飞船的推进器点火，小行星才停止自转。

飞船拖着这颗小行星，需要1000天才能回到地球附近。任务控制人员将它们送入一条能够被月球的引力所俘获的轨道，然后花250天的时间不断修正这一轨道。最终，它们抵达一条位于月球表面上方约61000千米的轨道。这条轨道的稳定时间可以超过100年。

这颗小行星将穿梭于地月系统的第一和第二拉格朗日点之间，这两个点是地球和月球引力的平衡点。第一拉格朗日点位于地球和月球之间，第二拉格朗日点则位于地月连线上月球的远端。毕竟，相比地球轨道，月球轨道是安置这颗小行星更为安全的地点了。

采集样本

一旦小行星抵达最终轨道，美国国家航空航天局将发射“猎户座”飞船与其汇合，航天员小心地操纵着“猎户座”飞船，慢慢接近小行星，随后使用机械臂与小行星捕捉飞船对接。整个过程和航天飞机的航天员用机械臂抓住哈勃空间望远镜进行维修十分类似。

航天员在“猎户座”飞船和小行星捕捉飞船之间架设连接杆，用作前往后者的通道。捕捉飞船上装有可供航天员爬向小行星的栏杆，作为航天员的太空作业平台。因为小行星可能产生严重的粉尘危害，所以它仍将被包裹在封套里。航天员就像偷看生日礼物的小孩一样，揭开部分封套进行采样工作。这将是人类的手第一次触碰到早于地球形成时期的原始太空物质。他们还会拍摄成百上千张照片并把它们传回地球。

航天员使用各种手动工具来凿取小行星的表面物质，把样本密封并贴上标签后送回地球。科学家将对这些45亿岁的岩石进行分析。在此基础上，美国国家航空航天局将制定探测这颗小行星的第二期任务，进行更细致的采样。美国国家航空航天局很大程度上把最初的探访看作技術演示和人员训练，希望这些方法有朝一日可以用在开采小行星和处理其物质上。航天员也可能把采集的样本送到国际空间站，在微重力环境下对一些物质进行处理，无论在太空还是在地面上，科学家都将对样本进行彻底分析，以此了解小行星在未来空间探测中能发挥怎样的作用。

太空前哨

被捕捉的小行星可以提供大量的资源：硅酸盐、水、金属大部分为铁、镍和钴）等。单是水的价值就可能相当于等质的黄金。因为水可以通过太阳能分解成用作火箭燃料的氢和氧，氧气还能为航天员呼吸所用。提取的其余物质可以为建造太空建筑提供必要的金属和矿物。这颗小行星还能成为深空探测的前哨站。

捕捉小行星计划最吸引人的地方在于，它比直接派人去小行星所需要的投入少得多。为了把某样东西送入或者送出地球轨道，需要克服强大的地球引力。这就要求运载火箭携带比有效载荷还重的燃料。这正是发射成本非常惊人的原因。发射与一颗小行星质量相当的货物进入地球轨道要花费大约200亿美元。可以想象一下，如果小行星捕捉实验取得成功，无人探测器将不断地把小行星物质运回地月系统，而每一次任务的成本预计只有10亿美元。

这一计划也有助于科学家完善保卫地球的小行星防御策略：例如，实验可以揭示把机器人附着到一颗小行星上的最佳途径，这样科学家就能给可能威胁地球的小行星植入信号发射器，进而精确地跟踪它。科学家还可能使用机器人把火箭发动机安装到小行星上，由此偏转小行星的运行轨道。

另一种使小行星转向的技术是使用投射物击中小行星来改变其路线。科学家相信，直径100米左右的小行星每隔几百年就会撞击一次地球，它们可能会带来致命的后果。然而，对于有多少动能从投射物转移到小行星上，科学家目前还只能通过猜测。月球轨道上被捕获的小行星可以作为这类撞击实验的目标。——这听起来有点像好莱坞科幻电影中的惊险场景：一颗小行星正风驰电掣奔向地球，其强大的冲击力可能对地球造成致命后果，科学家“劫持”另一颗无害小行星，撞向这颗杀手小行星，从而使它偏离地球轨道，顺利完成拯救任务。

最终，科学家可能会在被捕获的小行星内部安装一个核装置，随后飞船牵引着小行星重新回到绕太阳的轨道上，然后将其引爆，以此“拆除”威胁地球的小行星。