在2015年4月的一次行星防御会议上，一群航空航天专家收到一个虚构的场景供他们解决。
假设中的小行星2015 PDC，“发现”于2015年4月13日，正与地球发生碰撞。这颗小行星直径在500到1300英尺之间，最早可能在2022年9月撞击地球。我们该怎么办？ 1
尽管这个场景是完全虚构的，但会议组织者力求使其尽可能现实，包括科学家们将面临的所有未知因素，例如小行星的大小、其构成物质以及它可能精确地撞击地球的哪个位置。
在会议上，与会者探讨了一种策略，即撞击飞船撞击小行星以改变其轨道。现在，最近的一篇论文调查了在现实生活中出现这种情况时避免灾难的第二种方法。
小行星来袭，我们该怎么办？
首先，该团队利用现有数据计算出这颗虚构小行星可能撞击的时间和地点。风险最高的区域覆盖了从土耳其到印度的广阔地带，包括德黑兰、新德里和达卡等人口稠密地区。
这颗虚构小行星有可能落在海洋中间而不会造成太大损害。（另一方面，如果撞击发生在近海，可能会造成相当大的灾难。）为了本次研究的方便，研究人员假设了最坏的情况：这颗想象中的小行星正飞向这些人口稠密的大城市中心。这引出了下一个问题：
我们如何阻止它造成大量人员死亡？
尽管从《绝世天劫》导演迈克尔·贝到NASA的每个人都曾提出我们可以炸毁来袭的小行星，但这一想法颇具争议。《外层空间条约》实际上禁止在太空使用核武器。此外，一些科学家认为，小行星爆炸产生的碎片可能造成与原始小行星一样甚至更严重的损害。
“我的立场是，核偏转只能在所有其他选项都注定失败时使用，”马德里理工大学的空间动力学研究员、该论文的首席作者克劳迪奥·邦巴尔德利（Claudio Bombardelli）表示。
“核偏转只能在所有其他选项都注定失败时使用。”
相反，邦巴尔德利的团队支持使用“离子束牧羊人”——这是他们的团队和其他人多年来一直在努力的概念——来将来袭的小行星从危险的轨道上推开。
离子偏转的工作原理
邦巴尔德利及其同事评估了一项计划，即向这颗虚构的小行星发射一束离子（带电粒子）。这些离子将以约每秒19英里的速度传播，在撞击小行星时将动量传递给小行星，使其路径发生微小偏移。
“这是一个非常微小的力，”邦巴尔德利说，“这种力发挥作用的唯一方法是长时间施加。”
在这篇论文中，该团队假设这颗虚构的小行星重约2000万吨，通过持续施加约草莓重量的力，持续约两年，他们能够改变其轨道数百英里。
离子束可以由使用离子发动机的航天器产生，类似于最近抵达小行星带的矮行星谷神星的黎明号航天器。
起初，这些离子发动机将驱动航天器飞往小行星。然后，当它到达小行星时，它可以掉头将其离子排气对准小行星，以推动它。因此，发动机将是双重用途的，邦巴尔德利说，这可以减轻航天器的重量。
与黎明号航天器一样，这艘假设的航天器将使用太阳能电池板的电力来将氙气分解成离子，航天器会给这些离子充电，直到它们从航天器尾部喷出。
该团队计算出，小行星偏转航天器需要约11千瓦的功率才能完成任务，这与黎明号的功耗大致相当。
“我们相信离子束偏转在（某些情况下）会起作用，”NASA近地天体项目负责人保罗·乔达斯（Paul Chodas）说。乔达斯在为会议设计这个假设场景方面发挥了关键作用，但他没有参与邦巴尔德利的研究。
乔达斯说，甚至可能可以设计出比该论文所需的更强大的离子航天器。NASA的小行星重定向任务将测试一台40千瓦的离子发动机。
离子束对小行星施加的确切力仍然有些模糊，但邦巴尔德利及其团队正在德国航天局的等离子体真空室中测试该策略。到目前为止，他们的结果与他们的估计相符。
发射和会合
研究人员于2017年5月28日发射了他们想象中的航天器，并于2019年9月30日到达了他们想象中的小行星。
在只剩下三年时间来偏转小行星的情况下，并且假设它直径为820英尺，密度与普通小行星（2克/立方厘米）相同，不足以将其推离地球。但或许可以将其转移到一条破坏性较小的轨道上。因此，下一个大问题是：
把它放在哪里？
在一些最糟糕的情况下，研究人员想象小行星正飞向新德里，那里有超过1600万人居住。他们计算出，通过应用离子束22个月，小行星可以被偏转到阿富汗的帕克提亚省农村地区，使伤亡减少两个数量级，并几乎消除基础设施损坏。
然而，如果航天器只有15个月的时间来处理小行星，那将不足以将其发送到巴基斯坦的旁遮普省。该地区比阿富汗沙漠更发达，但仍能使伤亡减少一个数量级。
这两种策略的政治挑战可能比科学挑战更难克服。印度将小行星从新德里移开，将其转移到巴基斯坦一些人口稠密地区以及阿富汗沙漠，这对印度来说是否公平？显然，各国需要达成协议，补偿那些承担撞击的国家和地区。
如果这颗小行星不是飞向德里，而是飞向孟加拉国首都达卡，研究人员计算出，通过13个月的离子束偏转，可以将小行星重新导向缅甸，使伤亡和基础设施损坏减少两个数量级。
而一颗势要撞击德黑兰的小行星实际上是最容易偏转的，因为伊朗首都周围是沙漠。只需一两个月的离子束压力，就可以将小行星重新导向，使伤亡和损坏减少两个数量级以上，并且不需要太多的政治操纵。
其他选项
根据科学家的计算，要偏转这颗虚构的小行星使其完全避开地球，需要五艘离子束飞船，耗时33个月。而要完全阻止一颗1300英尺宽的小行星，则需要20艘飞船。建造和发射如此多的飞船可能会非常昂贵。
“大小非常重要，”乔达斯说，“而这是我们事先不太了解的一件事。”
在某些情况下，离子束偏转根本不起作用。离子需要数月或数年才能显著移动小行星，因此只有在人类提前预警小行星正飞向地球时才能部署这种方法。
“大小非常重要。”
如果没有太多预警时间，那么会议上的动量撞击器解决方案可能会更好。这种方法通过撞击飞船来改变小行星的轨道。由于这些飞船相对简单，因此比离子束飞船更快更容易建造。
然而，动量撞击器方法的一个缺点是它只能将小行星向一个方向移动。该方法通过减速小行星起作用；科学家将飞船放置在小行星的路径上，当它撞上飞船时，小行星就会减速。由于轨道力学，减速会使小行星的轨道变小，从而改变它与地球相交的位置。
在会议的场景中，动量撞击器只能将小行星向西移动，而离子束偏转可以将小行星向任何方向移动。如果我们最好的选择是将其移到一个伤害人数较少的地方，那么这一点就很有用。
NASA的小行星重定向任务将探索第三种移动小行星的策略：航天器将飞往小行星，抓取一块巨石，并利用其增加的质量作为一种引力牵引梁，将小行星稍微推离轨道。这也是一种“缓慢推动”的方法，但不如离子束偏转方法简单。
最后，对于非常大且非常接近地球的威胁性小行星，还有最后一个选项：
“在我看来，核打击是一种最后的手段，”乔达斯说。“它的不可预测性更大，但当然值得在我们工具箱里考虑。我们在会议上认真讨论了它。我们认为它可能对这个场景有效。”
最终，最佳的小行星偏转方法将很大程度上取决于具体情况。
“这会因情况而异，”乔达斯说，“取决于预警时间、小行星的轨道以及小行星的大小。”
脚注
这个场景实际上比这更详细。点击这里查看完整描述。
