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孫維新/防衛地球的第一擊─飛鏢任務

美東時間九月廿六日晚上七時十四分,也就是台灣時間九月廿七日清晨七時十四分,一艘名叫「飛鏢」的太空船,將會高速撞上一顆小行星,象徵人類正式展開了防衛地球的艱鉅工程。

這個任務的全名是「雙小行星軌道轉向測試」(DART),這個縮寫就是在酒吧裡拿在手中擲向靶上的「飛鏢」。它在去年十一月廿四日發射,已經在茫茫太空中飛行了將近十個月,再過兩天,就會來到這次旅行的終點,也是它自己壽命的終點!它將以二萬四千公里的時速,撞上互相環繞的雙小行星迪迪莫斯(Didymos)和迪莫佛斯(Dimorphos)中的後者。

太陽系的小行星多半在火星和木星之間,總數可能達到五十萬顆,這些小天體由岩石或金屬構成,軌道接近圓形,遙遠而穩定地環繞著太陽運行,形成了太陽系的「主小行星帶」,對地球不會構成威脅。但有些小行星卻位在火星軌道之內,三不五時就會接近地球,甚至穿越地球軌道,這些天體被稱為「近地小行星」(NEAs),至今記錄在案的已經超過了二萬八千顆,其中約有四千多顆直徑超過一四○米,被稱為「潛在威脅天體」(PHAs),這個一四○米有何意義?超過一四○米的天體要是撞擊陸地,可以毀掉一座小型城市,若撞入海中,則會激起災害性的海嘯。

這個聽起來驚心動魄的情節,就讓好萊塢的災難電影如「世界末日」和「彗星撞地球」創造了高額票房,賺人熱淚。銀幕英雄努力讓直衝而來的小天體改變方向,不求多,從地球旁邊驚險擦過就好,但這也正是科學家在做的事!那要如何改變小天體的運行方向?一個方法是用大型透鏡,飛到小天體前方,聚焦陽光,燒穿小行星地表,讓地下的灰塵水冰化做氣態物質高速噴出,把小行星改造為「類火箭」,用它自己的物質噴發,來微調它的飛行方向。聽起來很厲害,但技術上很困難。

另一個方法是派人登陸小行星去塗油漆,將小行星一側刷白,另一側塗黑,太陽光照在黑白兩色上,一面吸收,一面反射,造成微小的光壓差,也可以讓小行星轉向,這個方法聽來聰明,但技術上更困難。另外是在小行星側面裝上一個核彈,爆炸時產生一個側向力,讓小行星改變方向,但是要派誰去?還要找布魯斯威利?他已經拯救地球很多次了,年事已高,尚能飯否?

以上這些皆屬理論,這次NASA終於付諸行動,選擇最簡單的作法,將「飛鏢」太空船作為一個動能武器,和小行星正面對撞,看這一撞有何後果。那為什麼要去撞一個「雙小行星」系統?這兩個天體前者大小約為八百米,後者只有一六○米,雖然都不大,但飛鏢更小,主結構是個方形的箱子,大小不過一點三米,這麼小的東西,撞上一六○米的小行星,產生的速度變化微乎其微,若是一個單獨的小行星,這點速度變化根本看不出來,但在一個「雙星系統」中,若其中一顆的速度變慢,兩者的繞行軌道就會縮小,彼此更為接近,而這個變化是天文學家能測量出來的!迪迪莫斯和迪莫佛斯互相環繞運轉,平靜過日子,對地球並不構成威脅,但卻成了NASA撞擊實驗的首選,真的是躺著也中槍。

從地球的演化史來看,天體撞擊不是「會不會發生?」而是「何時會發生?」對外來天體的撞擊,人類已經不再坐以待斃,而是主動出擊,希望能止禍消災,即將登場的這個飛鏢任務能否成功,讓我們拭目以待!

(作者為台大物理系及天文所教授)

小行星 太陽系 太空

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