美国科学家计划将小行星捕获至地球轨道

from 译言-电脑/网络/数码科技by Henrish

译者 Henrish

美国科学家计划将小行星捕获至地球轨道


把机器人送往太空中,然后捕获一颗小行星,接着将其带回地球的轨道之中——听 起来这是多么疯狂的一个计划,但是加州理工学院的科学家和工程师们却在上周对此进行了相当认真的讨论。在这次为期四天的研讨会上,各位专家探讨了把近地小 行星捕获至地球轨道,让其在未来充当载人航天飞行任务的一个基地的可行性以及必要的条件。科学家们所畅想的这一计划并不是遥不可及的,依目前人类所掌握的 科学技术,应该能够在10年之内将此变成现实。

机 器人探测器捕获小行星的方法有很多种,如果行星主要由镍铁构成,可以使用磁铁;如果行星主要由岩石构成,则可以使用鱼叉或专用爪,然后依靠太阳能动力将行 星推动起来。如果行星对于机器人来说比较大的话,也可以使用一艘大型的宇宙飞船将行星拉离原有的轨道,而向着地球的方向前进。

“当你经历了最初的反应——‘你不会真的想这样做吧?!’之后,你就会发现其实这是一个完全可行的创意”,美国国家航空航天局(NASA)喷气推动实验室的工程师约翰·布罗菲(John Brophy)说道,他参与组织了本次研讨会。

事实上,多年以来,这类想法一直是NASA内部所执行的诸多地球防御计划中的一部分,它们的主要研究对象就是那些可能会对地球构成威胁的星体,不过目前还没有发现什么可疑的目标。根据NASA的估计,在距离地球2800万英里的范围内,一共存在着约1.95万颗直径在330英尺以上的小行星。尽管对天体进行重新布局这一做法多少有点过分,但是这一行动也有不少优点。奥巴马政府已计划把宇航员送到近地小行星上,他们会在一个微型航天舱里待上3到6个月,同时还要承担深太空航程所可能遇到的所有风险。相对来说,使用机器人不仅能够近距离接触小行星,而且只需1个月的时间就能抵达目的地。

可 以把小行星停在地球和太阳的引力平衡点(就是所谓的“拉格朗日点”)上,成为人类探索外太空的一个固定基地。这一工程有很多优点,其中的一个是,从地球向 太空发射东西需要大量的电力、燃料和费用来让发射物摆脱地球的引力,而利用小行星上的资源则能够非常容易地在太阳系中穿行。

许 多小行星都能为人类探索外太空提供大量的帮助。比如行星上面的金属元素(如铁)可以用来建设空间基地,而有些行星上则有大量的水,不仅能够用于维持生命, 而且可以将其分离成氢气和氧气来制作燃料。同时,宇宙飞船船体周围的小行星风化层能够屏蔽来自深太空的射线辐射,从而保证飞船能够更为安全地前往其它行 星。小行星也可能成为人类在月球上建设营地的补给站之一,为基地提供足够多的资源,来让人类针对太阳系进行更为深入的探索,“行星协会”联合创始人之一、 上述研讨会的组织者之一、工程师路易斯·弗里德曼(Louis Friedman)说道。此外,小行星上还有许多潜在的矿产资源可以被开采后带回地球。即便是那些体积很小的小行星,上面的金属含量可能都会是人类历史上所开采的全部金属量30倍左右,价值约70万亿美元。另外,天文学家也有机会对太阳系的早期星体进行近距离的观察和研究,从而获得一些重要的科学数据。

尽管这一计划目前看来是可行的,但预算可能会是个问题,毕竟小行星的重量都在百万吨以上,要想捕获它们并不是件容易的事。“你是在移动理想中最大的矿脉”,前宇航员拉斯提·施韦卡特(Rusty Schweickart)说道,他是B612基 金会的联合创办人之一,该基金会致力于保护地球不被小行星破坏。大多数小行星的形状是不规则的岩石块,它们沿着不规则的轴而进行无序地自转,这要求工程师 们要能对这个有着巨大潜在危险的“大家伙”进行绝对的控制。“这和行星防御使完全相反的,如果你做错了某件事情,那么可能会酿成另一起‘通古斯事件’”, 行星协会的工程师马可·坦塔蒂尼(Marco Tantardini)说道,他所提到的“通古斯事件”是一起在1908年发生在俄罗斯地区的由流星或彗星引起的巨大爆炸事件。当然,根据计划,任何一颗被带回地球的小行星将会足够小,以保证不会发生类似的悲剧。

尽 管如此,对于那些喜欢克服种种困难的工程师们来说,这些问题都将被一一解决掉。弗里德曼介绍说,小行星捕获计划将有助于证明人类在外太空中的空间基地工程 设计能力,例如,该计划将告诉工程师如何去抓住一颗并不合作的目标,而这对于未来的行星防御来说是一种非常好的前期实践。而如果捕获一颗大点的小行星的任 务过于艰巨的话,研究人员可以以那些体积较小的行星为目标,直径可以控制在6至30英尺之间。然后随着工程师各项技术的增强,再逐步调大小行星的体积。

去年,布罗菲曾帮助美国喷气推进实验室(JPL)进行过一项相关的研究,他们探讨了将一颗直径6.5英尺,重量2.2万磅重的小行星带到国际空间站的可行性,这项任务能够帮助宇航员和工程师学会如何在太空中处理小行星上的相关材料和矿石。JPL的研究表明,用一些简单的东西(比如用凯夫拉纤维制成的大袋子)就能够捕获到小行星,并将其带到空间站或放置在拉格朗日点处。当然,这样的小物体是不会对大型目的地产生什么大的影响的,“NASA并不想到那些比自己的宇宙飞船还要小的地方去”,NASA兰利研究中心的工程师丹·马扎内克(Dan Mazanek)说道。

不管捕获的目标是大是小,这些计划都需要巨额的投资,即便捕获一颗特别小的行星也需要至少10亿 美元,而对于那些大点的行星来说,可能会需要上百亿美元的投入,所以如何去说服纳税人去通过这些方案将会是件非常困难的事情。考虑到任何一颗小行星上都会 存在一些可用的资源,民营企业有可能会有兴趣参与到计划中来。所以一个可能的方案是首先完成计划的第一部分——将小行星推到近地轨道上,然后通过商业竞价 让胜出的开发商登陆小行星进行相关的开采。

虽然这一科研计划已经足以让很多人兴奋不已了,但这并不是科学家们的最终目的,单纯地判断那些小行星被带回地球后的所产生的价值是不够的,因为除此之外小行星还将会让我们对太阳系进行深入探索的愿望成为现实,任何一项利用机器人完成的无人驾驶的太空探索都会比较省钱,NASA戈达德航天中心的化学家约瑟夫·纳斯(Joseph Nut)介绍说。“最终,我们将实现的一个目标是——帮助人类前往太阳系的其他地方”,布罗菲说道。

虽然他们还没有对所有的细节达成最终的一致意见,但这些专家将会在明年1月份对诸多细节及规范进行敲定,同时该研讨会已经引起了NASA的极大兴趣。最后,许多人一致认为,把一颗小行星捕获至地球的轨道上将可以帮助创建一个能够重复使用的载人飞行基地,同时为人类在未来探索深太空提供难得的经验。

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