我们如何移动地球？从而避开小行星毁灭性碰撞

Daphane · 发表于 2019-5-21 23:46:05

來源: 新浪科技

50亿年之后，太阳将耗尽燃料并膨胀，很可能会吞噬地球。更直接的威胁是全球气候转暖带来的大灾难，将地球偏移至一个更宽的运行轨道可能是一个解决方案，并且从理论上讲是可以实现的。　　新浪科技讯北京时间5月21日消息，据国外媒体报道，科幻电影《流浪地球》中，人类试图利用巨大的推进器改变地球轨道，从而远离不断膨胀的太阳，避免与木星发生碰撞。
　　这一情景或许会真实上演，50亿年之后，太阳将耗尽燃料并膨胀，很可能会吞噬地球。更直接的威胁是全球气候转暖带来的大灾难，将地球偏移至一个更宽的运行轨道可能是一个解决方案，并且从理论上讲是可以实现的。

SpaceX公司“猎鹰重型火箭”是迄今最先进的运载火箭，我们需要满负载发射“猎鹰重型火箭”3万亿亿次，才能实现地球轨道变化。　　但是我们应该如何去做呢？以及存在什么挑战呢？为了便于讨论，让我们假设一下将地球当前轨道向外侧偏离，移至火星轨道位置。
　　多年以来，我们一直在设计将小型天体——小行星，偏离原运行轨道，主要是为了保护地球免遭碰撞。一些方法是对小行星作用推力，但通常这种推力是具有破坏性的，例如：一颗核弹在小行星表面或者附近引爆，或者发射一枚“动能撞击器”，宇宙飞船充当“动能撞击器”，与小行星发生高速碰撞。由于它们的破坏性，一旦此类方案启动实施，地球也将带来一场灾难。
　　相反，科学家也提出了一些其他方案，在一个很长的时期内，非常温和地对小行星作用推力，通常在小行星表面停靠一艘太空拖船，或者一艘航天器盘旋在小行星附近，通过引力或者其它方法产生推力。但这些方案并不适用于地球，因为地球比最大小行星的质量更大。

使用安装在地球附近的太阳帆，光线也可以直接从太阳反射至地球，研究人员表示，我们需要一个地球直径10倍的超级反射盘，才能在10亿年时间里实现地球轨道改变。　　电子推进器
　　目前我们已具备偏移地球原轨道的能力，每次地球发射一颗太空探测器前往另一颗星球，该探测器都会向地球施加一个相反方向的小等级推力，其类似于枪支射击的反冲作用。但是这种推力对于偏移地球运行轨道效果甚微。
　　SpaceX公司“猎鹰重型火箭”是迄今最先进的运载火箭，我们需要满负载发射“猎鹰重型火箭”3万亿亿次，才能实现地球轨道变化。
　　电子推进器是一种更有效的质量加速方法，尤其是采用离子驱动，其工作原理是释放一股带电粒子流，推动飞船前行。我们可以沿着地球轨道运行方向发射一个电子推进器。

勘测67P彗星的“罗塞塔号”飞船，在其10年的彗星旅行中，分别于2005年和2007年两次近距离掠过地球。在此期间，地球引力场对“罗塞塔号”产生加速度，而仅靠推进器是无法实现的。　　超大型推进器应当位于海平面之上1000公里处，在地球大气层之外，但仍通过电子束与地球紧紧连接在一起，以传递推力。如果一束离子以每秒40公里的速度沿着正确方向发射，我们仍需要向太空“喷射”相当于地球13%质量的离子，才能导致地球87%的质量产生轨道偏移。
　　发射激光
　　由于光携带动量，但没有质量，我们可以连续地为聚焦光束提供动量，例如激光。其所需的能量可从太阳收集，而不会消耗地球质量。即使是“突破摄星计划”设想的巨大100GW激光设备，它能够推动宇宙飞船飞离太阳系，探索邻近恒星，但也需要3亿亿年时间持续使用才能改变地球运行轨道。
　　使用安装在地球附近的太阳帆，光线也可以直接从太阳反射至地球，研究人员表示，我们需要一个地球直径10倍的超级反射盘，才能在10亿年时间里实现地球轨道改变。
　　“星际台球”
　　“星际台球”是一种非常著名的技术，两颗轨道运行天体在近距接触时交换动量，并改变运行速度，这种技术又被称为“引力弹弓”。这种类型的操纵方法已被星际探测器广泛采用，例如：勘测67P彗星的“罗塞塔号”飞船，在其10年的彗星旅行中，分别于2005年和2007年两次近距离掠过地球。在此期间，地球引力场对“罗塞塔号”产生加速度，而仅靠推进器是无法实现的。同时，地球产生一个相反、相等的冲量，尽管地球质量较大，这个等级的冲量没有必要进行测量。
　　但如果我们用比宇宙飞船更大的物体作为“弹弓”呢？小行星当然可以被地球引力重新定向，虽然这种相互作用对地球轨道影响很小，但是这种作用力可以重复无数次，最终能实现一定程度的地球轨道变化。
　　太阳系一些区域密集存在着小行星和彗星等小型天体，其中许多小天体的质量可以使用现有技术进行偏移，但它们仍比地球发射的人造卫星大几个数量级。
　　基于精确轨道设计，很可能利用所谓的“杠杆作用”——当小型天体掠过地球时，受地球引力作用，它们会偏移原运行轨道。同时，如果大量小型天体近距离掠过地球，也会对地球产生轨道推力，但达到该效果需要数百万颗小天体近距离掠过地球。
　　最可行方案
　　以上几种方案中，使用多样化小行星弹弓似乎是目前最可行的，但在未来，如何利用光线才是关键因素，如果我们学会建造大型太空结构或者超强激光阵列，它们也可以用于太空探索。
　　这些方案理论上是可行的，并且随着技术不断发展，未来技术层面也是可以实现的。但实际上我们更容易做到的是将地球生态系统移到地球邻近星球——火星，未来当太阳遭受毁灭灾难时，火星仍有可能具备人类宜居条件。毕竟我们已在火星表面着陆数次，并能部署火星车在火星表面勘测分析。目前，偏移地球具有诸多技术挑战，地球人类在火星上殖民化，建立宜居环境的条件尚不成熟，并且存在很大困难。

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