未来地球的风险-小行星或彗星撞击【下】未来十年风险将如何变化

摘要：未来十年，小行星和彗星撞击的风险将如何变化。尚未发现的物体在很少或没有警告时间的情况下撞击地球的风险可以通过增加对此类物体的检测努力来降低。一旦发现物体在撞击过程中，实际上造成重大损害的风险可以通过准备所需的能力来降低门控它 (即摧毁它或改变它的轨迹，使它不再

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未来十年，小行星和彗星撞击的风险将如何变化。尚未发现的物体在很少或没有警告时间的情况下撞击地球的风险可以通过增加对此类物体的检测努力来降低。一旦发现物体在撞击过程中，实际上造成重大损害的风险可以通过准备所需的能力来降低门控它 (即摧毁它或改变它的轨迹，使它不再影响地球)。在不可避免的影响的情况下，地面准备也在最大程度地减少损害方面发挥作用。由于自20世纪90年代初以来全球行星防御界在这些领域的大量努力然而，很难量化这种减少，因为仍未检测到的潜在危险物体的数量是未知的。此外，目前大多数行星防御工作都集中在小行星上，因此-由于上述彗星的不同特征-在减少飞行技术和太空观测能力，因此在这些领域的持续投资也将有助于保护人类-以及潜在的地球上的所有生命-免于灭绝。这包括开发非常大的、低成本的、反应灵敏的运载火箭，

如SpaceX的星际飞船 (在测试中包括旨在创建和支持专注于行星防御的组织的政治和外交努力，如NASA的行星防御协调办公室 (PDCO)，并促进发展因为行星防御是一项长期的努力 -- 毕竟，在任何给定的十年甚至一个世纪内发生重大影响的可能性非常低 -- 它也需要长期的社会支持。

表5.2小行星和彗星撞击的警告和响应时间范围

在下一期中，我们将更详细地讨论到目前为止在这种情况下所做的工作以及将来可以做的工作已经和可以做些什么来管理小行星和彗星撞击的风险？减轻毁灭性小行星或彗星撞击的风险涉及从最初发现到处理撞击后果的逻辑链上的活动 (图5.6)。在每个阶段，都可以采取措施降低相关风险。可用的风险管理选项人类的技术能力已经达到了保护地球免受小行星和彗星撞击的可行程度。在20世纪90年代初，首次认真讨论了保护地球免受小行星和彗星撞击的必要性，这导致了国会授权NASA发现直径超过1公里的潜在危险小行星。这项授权后来扩大到包括直径超过140米的小行星。这些努力这些活动得到了学术界和国际社会的伴随和告知，自2000年代中期以来，围绕这一主题举行的演习和会议以及两个全球工作组。

图5.6 行星防御的逻辑链

表5.3小行星或彗星撞击：风险缓解机会概述

这些组织还应对相关的法律挑战。2016年PDCO的成立进一步加速了相关工作，今天，美国仍然是全球行星防御的领导者，并与全球合作伙伴密切合作，如欧洲航天局-已经建立并展示了重要的相关能力：•在20世纪80年代，建造了第一台专门用于发现和跟踪近地天体的望远镜•在1985年，进行了第一次彗星（哈雷）的太空探测器飞行•在2001年，发射了第一颗小行星轨道器和着陆器（近地小行星交会[near]）•在21世纪初，创建了第一个近地天体撞击监测系统（哨兵）•在2005年，发射了第一个彗星撞击任务（深度撞击）•在2006年，完成了第一个慧星样本返回任务（星尘）•在2023年，完成第一个小行星样本返回任务识别和安全——风化层探测器[OSIRIS-REx]）。

图5.7概述了这些里程碑和相关事件。尽管许多努力已经在进行中，并且正在讨论更多的努力，但本期中描述的每种缓解活动类型都可以从额外的关注和资金中受益，以更快地降低对人类的剩余风险。

图5.7 20世纪80年代以来的全球行星防御里程碑

探测与跟踪。降低小行星和彗星灾难性撞击的风险始于探测潜在的危险物体，然后随着时间的推移跟踪它们的位置，这可以计算它们的轨迹，进而估计它们撞击地球的风险。检测到物体与其撞击之间的时间越长，采取缓解措施（如平减）的可能性就越大将会成功。因此，不断调查整个天空以寻找新的威胁，然后快速确定其轨迹，这一点至关重要。自20世纪90年代中期以来，美国国家航空航天局、欧洲航天局和其他组织为此目的建造了一个庞大的观测基础设施，包括地面和太空望远镜。相关的数据处理、处理和分析能力已经建立危险物体，特别是直径小于1公里的物体，仍未被发现。

特征描述和评估。一旦检测到潜在危险物体，评估潜在撞击的可能性和严重程度需要精确确定物体的轨道，并更多地了解其大小、组成和结构。这需要从地面和太空望远镜以及行星雷达进行多次观测，这通常需要至少几周，如果不是几个月或几年的话。一、由侦察航天器执行的空间特征描述任务，这些航天器飞越或绕着物体运行，或者理想情况下降落在物体上以收集这些信息并将其发回地球。当一个物体接近地球时，更容易确定它的性质，但如果它处于碰撞过程中，就更难防止它撞击地球。与探测工作一样，自21世纪初以来，美国国家航空航天局和其他航天机构已经开发并证明了对小行星和彗星进行空间特征描述和评估的能力，并且正在计划其他任务。

太空减缓。一旦确定一个物体正在与地球相撞，深空任务就可以推迟发射，以改变物体的航向（偏转）或将其分解成更小、危险更小的部分（中断）。然而，这需要时间——在撰写本文时，设计任务、建造航天器、发射航天器并让其飞向目的地需要长达几年的时间。贝科通过执行多个任务来提高成功的整体可能性。因此，时间起着至关重要的作用：如果在撞击前不到几年就检测到一个物体，那么发射缓解任务可能是不可能的。当然，警告时间也会影响可以完成的陆地准备量。以下偏转威胁物体的方法通常被认为是技术上最成熟的：35•动力学撞击器缓解方法涉及将一艘或多艘航天器送入一条轨道，使航天器在深空与威胁物体碰撞。撞击会对改变其轨迹的物体。然而，因为即使是重型航天器的质量也可以

用今天的技术发射的质量比即使是一颗小行星的质量都小，轨迹的变化也会很小。因此，这必须在撞击前许多年完成，这样即使是微小的变化也会导致物体失去地球。这是迄今为止美国国家航空航天局2022年DART任务测试过的唯一缓解方法。•通过核爆炸装置方法，携带核弹头的航天器被送去与威胁物体会合，然后核装置在距离物体表面不远（几百米）的地方引爆。核反应释放的能量导致一些物体突然蒸发，产生的力将物体推入新的轨道动能撞击，越早完成，所需的轨迹变化就越小。然而，由于核爆炸过程中释放的大量能量，这种方法可以给物体带来比同等质量的动能撞击器航天器更大的轨迹变化。此外，这是唯一可以用于中断的缓解方法。•重力牵引法适用于预警时间很长（几十年）的缓解任务。为此，缓解航天器在威胁物体旁边飞行了很长一段时间，通过自己的推进器保持位置。

航天器和物体之间的引力会使物体的轨迹发生轻微变化。对于离子束缓解方法，一艘配备有强大离子束发生器（如电动空间推进发动机）的航天器将站在威胁物体附近，将离子束对准它以施加较小的力。这可以在多年内改变物体的轨迹。除了在深空进行的这些缓解活动外，近年来还对地球附近的缓解方案进行了初步研究，以防深空缓解尝试失败。38因为快速发射相对较大的航天器的能力对所有缓解方法都很重要，未来，具有大有效载荷能力的运载火箭的可用性，可以相对快速地建造并在短时间内发射，这将增加成功表征和缓解任务的可能性。

陆地准备。即使有足够的预警时间，缓解任务也可能失败，因此地面准备在缓解风险方面发挥着重要作用。根据可用时间的长短，这可能包括向公众发出警告，培养应对能力和处理撞击后果的能力，以及疏散潜在撞击区域。然而，预测exa所涉及的不确定性除了超出传统应急响应能力的大规模破坏外，即使它肯定会在某个地方撞击地球，直到撞击前不久（数小时、数天或数周），也会使准备工作变得具有挑战性。因此，改进目标特征和影响效应建模也有助于提高地面准备。近年来，中国开始建设行星防御能力，并宣布了雄心勃勃的相关计划。尽管在实际的行星防御紧急情况下，能够利用尽可能多的国家的资源和能力通常被认为是有利的，紧急情况很少见。另一方面，在没有影响危险的时期，

建立行星防御能力和执行成功的行星防御任务会影响一个国家的全球地位，并可以用于外交和政治-并可能通过以下方式military-purposes.Tables小行星和彗星会撞击地球并造成重大破坏，包括人类和许多其他物种的灭绝。来自小行星和彗星的威胁跨越了后果的地理范围: • 一颗直径约30米的小行星，预计大约每100年撞击一次直径几百米的中型小行星，估计每几十万年撞击一次，可以摧毁一个国家。大型小行星 (几公里大小) 或彗星的撞击将产生全球影响，但估计每1000万年最多发生一次在过去的几十年中，大型小行星的数量已经得到了相当全面的表征，因此几乎没有未知数。但是，尚未发现大量中型和特别小型的小行星，这带来了相当大的不确定性。如前所述prev发现，从长远来看，他们的轨迹更难预测，因此对他们来说不确定性最大。

减轻这种风险需要及早发现潜在威胁的小行星和彗星，并能够在可能非常短的时间内发射深空偏转任务。

5.4 基于时间范围的小行星和彗星撞击的表征选项