“大自然正在为我们提供一个极为罕见的实验机会。”
不到四年后,一颗 killer 小行星将与地球擦肩而过。这将是一个全球可见的天文事件——在几周内,阿波菲斯将成为夜空中最亮的物体之一。
年4月,这颗大型阿波菲斯小行星的近距离飞越为NASA提供了一个千载难逢、极为罕见的近距离观测此类天体的机会。至关重要的是,阿波菲斯与地球引力之间的相互作用将为科学家提供一个前所未有的研究小行星内部结构的契机。
这对行星科学来说非常有趣,但对行星防御来说也有着重要的现实意义。未来,如果有这样一颗小行星正朝地球飞来,一个有效的防御计划将取决于我们对其内部结构的了解。
“这是一个非凡的机遇,”约翰·霍普金斯大学应用物理实验室太空探索负责人鲍比·布劳恩在采访中表示。“从概率的角度来看,几千年内都不会再有这样的机会来研究这样一颗 killer 小行星。迟早,我们会需要这些知识。”
但我们可能无法获得它。
NASA有一些在阿波菲斯飞越期间对其进行跟踪的方案。然而,其中最有前景的方案——名为OSIRIS-Apex的任务,旨在让一艘本将闲置太空的老旧飞船重获新生——却因特朗普政府财年的预算计划而面临取消。
其他选择,包括将双太空探测器从仓库中取出、使用Janus飞船以及其他一年前作为创意征集提交给NASA的概念,已经被拒绝或被搁置。因此,NASA目前没有计划研究自该机构成立以来最重要的小行星相遇事件。
“全世界都在关注,”麻省理工学院的小行星专家理查德·宾策尔表示。“NASA需要行动起来,履行其职责。”
但他们会有行动吗?
行星防御简史
几十年来,几乎每一次关于NASA应关注什么的民意调查都将行星防御列为该机构的头等大事。然而,长期以来,NASA没有任何部门真正专注于寻找 killer 小行星或开发防御技术。
在可追溯到年的授权法案中,国会开始要求NASA“探测、跟踪、编目和表征”直径米或以上的近地天体。国会在年前找到其中%设定了目标。(显然,我们已经错过了这个最后期限。)
NASA几十年来一直在非正式地研究小行星和彗星,但直到年,该机构才成立行星防御协调办公室,专注于行星防御。十年来,NASA取得了一些进展,已识别出多颗近地天体,即那些轨道距离地球轨道约万英里的小行星和彗星。
此外,NASA终于资助了一项旨在寻找近地威胁的空间任务。NEO调查者号是一台太空望远镜,目标是“在小行星发现我们之前找到它们”。这项耗资亿美元的任务预计不早于年9月发射。
年发射的双小行星重定向测试(DART)任务撞向了一颗直径米的小行星迪莫弗斯,展示了使小行星发生轻微偏转的能力。
然而,本周发布的一份NASA监察长办公室报告发现,尽管取得了这些进展,但该机构在行星防御方面的应对仍面临一些重大挑战。其中包括资源不足、需要更好的战略规划,以及与更成熟科学项目争夺有限资金的竞争。
B612基金会联合创始人、前NASA宇航员埃德·卢表示,一个全面的行星防御计划必须包括两个要素。
首先是发现和探测小行星威胁。这将通过即将到来的NEO调查者号和刚刚完工的薇拉·C·鲁宾天文台来实现,后者可能会发现数千颗新的近地威胁。未来的挑战将是处理所有这些数据、计算轨道和识别威胁。卢表示,NASA必须更好地公开这些计算的透明度。
卢敦促NASA做的第二件事是开发DART的后续任务。他表示,DART是成功的,但这只是一个初步的演示。这种能力需要在一颗具有不同特性的更大颗小行星上进行测试。
一颗可能与阿波菲斯相似的小行星。
关于阿波菲斯
年,亚利桑那州的一组天文学家发现了阿波菲斯,他们显然对电视剧《星际之门 SG-1》情有独钟,在剧中,一个威胁地球文明的主要反派名为阿波菲斯。
阿波菲斯在年4月最接近地球时,全球能看到它的区域。图片来源:Rick Binzel
由于其轨道,阿波菲斯每隔八年左右就会接近地球一次。它约有米宽,虽然不足以毁灭地球文明,但会造成毁灭性后果,对地球的冲击力是年西伯利亚通古斯事件的倍。年4月日,它将与地球擦肩而过,距离约,公里(,英里)。
“我们喜欢说这是大自然的幽默感在起作用,”麻省理工学院的小行星科学家宾策尔表示。
天文学家估计,这样大小的小行星以这样的距离接近地球大约每年才有一次。这似乎还是一颗由石头而非金属构成的普通球粒陨石小行星,这是太阳系中最常见的小行星类型。
对于希望更多了解可能对地球构成严重威胁的小行星的科学家来说,这一切都非常理想。
即将到来的相遇真正的亮点是,地球的引力将扰动阿波菲斯。
“大自然正在为我们提供一个极为罕见的实验,地球的引力将拉伸和牵引这颗小行星,”宾策尔表示。“通过观察小行星的反应,我们将了解它的内部结构,而了解小行星的组成可能是人类应对小行星威胁时最重要的信息。”
在近七十年的太空飞行中,人类只探索过三个天体的内部:地球、月球和火星。现在,我们有机会探索第四个,而且它就在家门口。
但时间紧迫。
追踪阿波菲斯
至少在理论上,NASA有一个与阿波菲斯会合的计划。大约三年前,经过高级别审查,NASA决定将OSIRIS-REx太空船的任务延长,以与阿波菲斯会合。
你可能还记得,这艘奇怪的太空船在年月从另一颗小行星贝努上收集了样本。之后,一个小型返回舱从主飞船分离并返回地球。自那以后,这艘耗资8亿美元、专门为接近和接触小行星而设计的飞船一直在太空中休眠。
因此,当NASA决定重启任务,将其重新命名为OSIRIS-Apex,并重新定向至阿波菲斯时,这是合乎逻辑的。它已经愉快地朝着会合飞行了几年,计划是在阿波菲斯与地球相遇后不久赶上它,并研究大约个月。
“在太空飞行中最节省成本的做法是继续使用已经在太空运行的健康飞船,”宾策尔表示。
这就是计划,直到特朗普政府发布了其财年的预算提案。在详细的预算信息中,白宫没有为取消任务提供真正的理由,只是简单地表示,“已完成主要任务的运行任务(新视野号和朱诺号)以及OSIRIS-REx的后续任务OSIRIS-Apophis探测器将被取消。”
这节省了多少资金尚不清楚。然而,Apex任务在NASA的总预算中只占很小一部分。例如,年维持任务的资金为万美元。这一数字将在未来几年保持相似。顺便说一下,这不到NASA预算的千分之一。
“Apex已经前往阿波菲斯,关闭它将是资源的巨大浪费,”宾策尔表示。
国会当然最终决定预算。它将拥有最终决定权。但NASA研究这一千载难逢的小行星的主要任务正面临严重风险。
那么有什么替代方案吗?
走向国际合作和私营部门
NASA并不是唯一一个瞄准阿波菲斯的太空机构。约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的行星科学家南希·查博特一直在密切关注其他方法。
欧洲航天局已提议一项名为拉姆西斯的任务,与小行星会合并在其飞越地球时伴随它。这项任务将非常有价值,将对小行星的形状、表面、轨道、旋转和方向进行全面的前后对比调查。
该任务需要在年4月之前发射。意识到这一紧迫的最后期限,太空机构已指示欧洲科学家和工程师开始进行任务的初步工作。但太空机构部长级会议将在月举行,在此之前不会做出最终决定并承诺执行该任务。
欧洲航天局快速阿波菲斯空间安全任务(拉姆西斯)的艺术家构想图。图片来源:欧洲航天局
这并不是一个确定的事情。例如,查博特表示,年,小行星撞击任务曾预计会在欧洲部长们决定不资助它之前取得进展。此外,拉姆西斯任务是否能在不到三年的时间内准备好发射也存在不确定性,这对行星科学任务来说是一个短暂的时间框架。
日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)也计划了一项名为Destiny+的小行星任务,其主要目标是飞往一颗名为法厄同的小行星。该任务已多次推迟,因此其发射时间现在被安排在年2月飞越阿波菲斯的途中。虽然这项任务旨在提供高质量的科学数据,但飞越任务提供的数据有限。此外,查博特表示,目前尚不清楚Destiny+将距离阿波菲斯有多近。
还有许多其他商业和非商业的方案,旨在在阿波菲斯与地球相遇之前、期间和之后对其进行表征。理想情况下,科学家表示,在年4月之前,一艘任务飞船将飞往小行星并在其表面散布地震仪以收集数据。
但这一切都需要大量资金。如果不是来自NASA,那会来自哪里?Apex的不确定未来促使一些科学家考虑慈善事业。
例如,NASA的Janus飞船在过去几年中一直处于闲置状态,但如果能在合适的时间使用猎鹰9号将其发射升空,它们可用于观测目的。
据《Ars》报道,行业官员表示,一个新的私人侦察任务可能只需花费亿美元或更少就能开发出来。仍有足够时间,勉强足够,让私人团体与科学家合作开发仪器,这些仪器可以添加到现成的飞船平台上,在阿波菲斯接近地球之前到达那里。
私人宇航员贾里德·艾萨克曼最近表示,他愿意在战略情况下支持机器人探索。他向《Ars》证实,许多人已经就他对资助阿波菲斯任务的兴趣与他联系。“我会说,我正处于信息收集阶段,并没有急于做出决定,”艾萨克曼表示。
问题在于,此时此刻,阿波菲斯正朝着我们的方向飞来。