成立, 夏银, 李璐璐, 李百文, 胡晓棉

(北京应用物理与计算数学研究所, 北京100094)

1 引言

小行星撞击地球引发过10 次以上不同程度的生物灭绝事件, 是人类长期共同面临的重大潜在威胁[1]。 截至2022 年10 月17 日, 已发现的近地小行星(轨道近日点小于1.3 个天文单位的小行星) 有30088 颗, 其中直径大于140m 的有10245颗, 直径大于1km 的有857 颗[2]。

为了应对近地小行星撞击地球事件的发生,人们开展了多种防御技术的探索研究[3-5]: 核爆防御技术、 动能撞击技术、 引力牵引技术、 太阳光压技术、 拖船技术、 激光剥蚀技术、 低推力推进技术、 质量驱动技术、 离子束引导技术等。 2022 年9月26 日, 美国国家航空航天局(NASA) 成功实施了双小行星重定向测试任务(DART), 通过动能撞击技术成功使双小行星系统子星的轨道周期缩短了23min[6], 开启了人类主动防御小行星撞击的新篇章。

面对短预警时间(一般小于5 年)、 大尺寸小行星的撞击, 核爆防御是目前唯一可应对的技术手段[3]。 核爆防御技术可分为两种[7]: 一种是利用核爆产生的能量直接摧毁具有潜在威胁的近地小行星, 另一种是利用核爆效应改变小行星的轨道, 避免与地球相撞事件的发生。 由于摧毁小行星后产生的碎片仍然具有撞击地球的风险, 因此大部分核爆防御技术的研究集中在偏转效应的理论分析[8-11]。

核装置在外太空爆炸时, 释放的力学能量将大幅减少, 大部分能量以X 射线的形式释放出来, 还有部分能量由发射出来的中子、 γ 光子所携带。 人们针对核爆X 光、 中子、 γ 光子对小行星的偏转作用已经开展了相关研究。……