工作原理：用核爆炸摧毁即将到来的杀手小行星

不管怎样，它存在于每个人的脑海中，存在于我们集体意识的某个角落。好莱坞知道这一点，并继续利用它赚取票房。科幻小说中充斥着它。化石记录在几千年来一直警告我们不要相信它。甚至恐龙也对它产生了一种特殊的厌恶，尽管这种厌恶很短暂。这颗杀手小行星——我们可能永远无法预见它的到来——可能会毁灭地球上的生命，而人类对此无能为力。

它创造了一种难以想象的无助感，而罗伯特·韦弗的工作就是时刻思考这个问题。

韦弗是洛斯阿拉莫斯国家实验室 (LANL) 的一名科学家，他并不寻找致命的小行星，但他研究人类如何使用其庞大的核武库（旨在将彼此从地球上抹去）来拯救全人类免遭灾难性的小行星撞击。韦弗一直在洛斯阿拉莫斯国家实验室的 Cielo 超级计算机上进行模拟，以确定人类使用一兆吨核能源缓解即将来临的小行星威胁的能力——这种核能源的威力大约是二战结束时广岛和长崎爆炸的 50 倍。

当然，转移小行星的方法不止一种。有了适当的预警，就像阿波菲斯或 2011 AG5 小行星给我们提供的预警一样，人类可以驾驶宇宙飞船拦截深空中的小行星。这种宇宙飞船可以撞击小行星，使其略微偏离轨道，也可以与威胁并驾齐驱，充当一种“重力牵引器”，其轻微的引力会随着时间的推移将其推离碰撞轨道。甚至有人提出，宇宙飞船可以用激光轰击致命小行星的一侧，使其加热到足以改变其轨道特性和路径的程度。

如果我们有时间的话。“从我的角度来看，核选项是针对我们以前从未见过的小行星或彗星，它们基本上是凭空而来，我们只有几个月的时间来应对，”韦弗说。换句话说，如果没有时间部署更优雅的东西，我们可以采取最后的手段，用我们掌握的最大能量源将威胁消灭。目前还无法确切知道小行星偏转任务将如何进行，因为以前从未尝试过，但像韦弗这样的科学家正在努力模拟减轻即将到来的撞击的来龙去脉。我们希望我们永远不需要用到这些知识，但如果我们必须用到，这就是它的工作原理。

拦截

韦弗对他模拟的小行星减缓任务进行了一项完整的参数研究，其中包括各种变量，包括成分、组成小行星的岩石大小、小行星的孔隙度等。但他必须从一些固定参数开始。对于 3-D 模拟（如下面的视频所示），他选择模拟土豆形状的糸川小行星，日本隼鸟号小行星着陆器在 2005 年访问过这颗小行星。

韦弗的模拟并没有解决向小行星运送核能源的问题，尽管确实有人在研究这个问题。例如，在两年一度的行星防御会议上，全球合作伙伴讨论了将世界上最强大的武器用于和平目的而发射到太空所固有的棘手政治问题。

但我们知道我们可以在深空中拦截小行星。日本的隼鸟号探测器实际上在过去十年中登陆并返回了糸川，而美国宇航局的黎明号航天器目前正在小行星带的灶神星 4 号轨道上运行。我们甚至曾经撞上过一颗彗星，那是通过美国宇航局的深度撞击任务，它将一个探测器扔进了 9P/坦普尔彗星的中心。如果它离我们足够近，足以构成威胁，我们就可以与它会合。

爆炸

韦弗的模拟结果显示，这一结果应该会增强人类对这一努力的信心：对于像糸川这样形状和大小的长方形小行星（直径约 1,640 英尺），无需钻入小行星中心来减轻威胁。“我改变了爆炸位置，从小行星中心到小行星表面，沿着长边和短边，”韦弗说。“中心是最有效的，因为它会将整个小行星炸开。但在小行星表面爆炸也足够有效，短边和长边都有效，其中短边最有效。发现这一点后，我的研究重点是表面爆炸，因为这是一项简单得多的任务。”

表面爆炸，即所谓的接触爆发，实际上不会直接发生在表面。根据我们对小行星成分的了解（还有许多知识有待学习），许多小行星更像是巨大的轨道上堆积的小石块，而不是有凝聚力的固体硬块。似乎有一层柔软的尘埃层，称为风化层，覆盖着像糸川这样的小行星，这一层可能深达 30 英尺。撞向小行星的核能源可以毫不费力地穿透这一层，使其具有埋在小行星内部的一些动能优势。一旦核能源与小行星直接接触，一切就都结束了。

“在模拟中，你看到的从小行星顶部喷出的大量羽状物是爆炸附近所有受热岩石以高速从小行星喷出的结果，”韦弗说。“岩石之间发生了动能转移。这些岩石之间的相互作用将能量从表面一直传播到小行星的另一端，彻底扰乱了这些碎石堆。”

换句话说，冲击波传遍了整个小行星，将原本紧密结合的碎石散落到各个方向。小行星威胁已不复存在。

后果

在模拟中，小行星会解体，在核爆炸的力量下向外抛出岩石。但对这种小行星缓解措施最明显的反对意见是，通过炸开小行星，我们可能只会产生许多较小的岩石，这些岩石仍然可能大到足以威胁地球。此外，如果岩石没有充分分散，小行星可能会在自身重力的作用下重新结合，使核爆炸成为毫无意义的问题。

但韦弗的模拟结果却出乎意料：爆炸后从小行星远端抛出的岩石以连韦弗都感到惊讶的速度飞出。考虑到糸川小行星的逃逸速度（即组成岩石逃离小行星自身引力所需的速度）不到每秒一厘米，小行星在爆炸后重新结合的可能性几乎为零。

“在我的二维计算中，我看到小行星另一侧的岩石被抛射的速度为每秒几米，”韦弗说。“我所观察的小行星的逃逸速度为每秒几厘米。我计算出抛射岩石的速度为每秒一到十米，远远超过了逃逸速度——高出几个数量级。这让我很惊讶，也让我有信心这确实是一种有效的缓解技术。小行星不会反弹，也不会造成一堆小岩石撞击地球的危险。”

当然，这是根据计算得出的。

“显然，这一切都取决于拦截的具体地点、距离地球有多远、我们还剩下多少时间——在我们发现一颗有威胁的小行星之前，所有这些都是未知数，”韦弗说。“所有这些假设都只是假设。我认为，我第一次提出的是对这些非均匀、非圆形结构的真正有效的模拟，希望这能让政策制定者更好地了解他们的选择。”

在确定了这些选项之后，至少对于像糸川那么大的威胁性小行星来说，韦弗接下来将转向一组不断扩大的参数，模拟越来越大、成分各异的岩石，最大可达“恐龙杀手”的大小（直径约 6.2 英里）。为此，韦弗和洛斯阿拉莫斯国家实验室将很快与劳伦斯利弗莫尔国家实验室开始合作，该实验室将汇集计算和资金资源，将这种小行星缓解探索提升到一个新的水平，评估一系列潜在威胁。目前，这些杀手小行星仅存在于洛斯阿拉莫斯国家实验室超级计算机上运行的模拟中。但情况可能并非总是如此。