20世纪90年代末,电影院里流行过一阵小行星热。1998年上映的两部大片,结局截然相反:《天地大冲撞》里,巨石砸向地球,海啸吞没城市;《世界末日》里,一群钻井工人临危受命,把核弹送进小行星内部引爆,拯救了全人类。
后者剧情浮夸,核心思路却一直被认真对待:用核弹轰小行星。如今,这个好莱坞式的脑洞登上了严肃学术期刊。中国运载火箭技术研究院的研究人员在《空间科学与技术》(Space: Science & Technology)上发表论文,推演了两种用核弹拦截小行星的方案,并模拟了它们到底能不能救地球一命。
先看看威胁有多大。截至2024年7月,人类已发现3.5万多颗近地小行星,其中近1.1万颗直径超过140米。这个尺寸的石头如果撞上地球,足以造成大洲级乃至全球性的灾难,导致数百万人死亡。好在已知的这些小行星,没有一颗处在撞击轨道上。
真正的麻烦在于看不见的那些。行星防御专家一再警告,还有大量近地小行星尚未被发现,其中一些从被发现到撞上地球,预警时间可能只有短短几天。
几天时间,来不及慢慢推,也来不及精密部署,唯一可行的思路是施加尽可能大的力量,把它炸碎,或者推离轨道。人类手里劲最大的家伙,就是核弹。
论文推演的第一个方案简单粗暴:让核弹直接飞过去,贴着侧面起爆,靠冲击把它推偏。好处是快,不用挑位置。坏处也明显:爆炸能量能有多少真正传给小行星,也就是所谓耦合能量,会比较低;核弹头还得扛住高速飞溅的碎石撞击,并以微秒级、也就是百万分之一秒的精度起爆,每一步都是工程难关。
模拟显示,对一颗直径1千米的小行星,一枚300万吨TNT当量的核弹在表面浅坑内引爆,只能让它的速度改变每秒9.2厘米。这枚核弹的威力相当于广岛原子弹的200倍,换来的速度变化,慢得像一只爬行的甲虫。
第二个方案听起来很眼熟。《世界末日》的主角偏偏是钻井工人,因为把核弹埋进小行星内部引爆,威力才真正使得上。现实中当然不可能把一群采油工人送上太空,但科学家有现成的替代思路。
2022年,NASA的双小行星重定向测试(DART)任务曾用一枚金属撞击器撞歪了一颗小行星的轨道。预警够早的话,这种动能撞击本身就足以救命;可时间仓促时,它传递的能量太小,掀不起什么波澜。不过它能干另一件事:挖坑。
论文称之为飞越预开挖引爆模式。先用两枚动能弹先后砸中小行星上完全相同的点,像接力一样凿出一个直径数十米的深坑,核弹随后跟进,飞进坑里引爆。
同样的核弹,换成预先凿出的30米深坑引爆,速度改变超过每秒30厘米,是表面引爆的3倍以上。
每秒几厘米听起来微不足道。可在轨道上,这点偏差会随时间不断放大,最终决定了它是擦肩而过,还是迎面撞上。
当然,这只是模拟。论文把小行星当成了整块玄武岩,而真正危险的小行星多半是碎石堆,即靠引力松散聚拢的一堆石头。同样的爆炸用在那种结构上效果如何,目前谁也说不准。方案二的工程难度更是惊人:发射平台要追上小行星的轨道,勘察选址,连续命中同一点,还要让核弹穿过撞击扬起的碎屑,精确落进那个坑。这些环节,人类才刚刚在DART这样的任务里迈出第一步。
而比拦截更根本的,是先看见。NASA的近地天体勘测者号(NEO Surveyor)计划于2027年9月发射,专门搜索近地小行星。如果它哪天发现一颗直冲地球而来的石头,人类的应对预案必须早已演练纯熟,因为这一次,不会有布鲁斯·威利斯来救场。
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图为电影《世界末日》海报。
信源:Tomaswick, Andy. "Nuking an asteroid on short notice could save us." phys.org, 18 Aug. 2026
