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科幻或成现实:激光武器改变小行星飞行路线

新浪科技讯 北京时间3月4日消息,据英国《每日邮报》报道,科学家正在建造应对小行星撞击的终极武器——DE-STAR,即“靶向小行星及勘探的定向能量系统”(Directed Energy System for Targeting of Asteroids and exploRation)。该系统将利用激光束拦截并改变小行星的飞行路线。

激光拦截小行星的概念已经提出了好多年,而近日一篇论文指出,这是阻止“近地天体”(NEOs)威胁地球的可行方案。加州大学圣塔芭芭拉分校的物理学家菲利普·鲁宾(Philip Lubin)和加州理工州立大学的加里·休斯(Gary Hughes)教授是这一理论的提出者。

另一个较小规模的系统“DE-STARLITE”也在开发之中。研究者希望该系统能与有潜在威胁的小行星“并肩”飞行,在一段相对较长的时间里使其飞行路线发生偏移。

研究者称,总体而言,这些技术目前已经可以实现,主要的挑战是如何建造一个足够规模、足够有效的DE-STAR系统。

在近期发表于《地球和行星天体物理学》(Earth and Planetary Astrophysics)期刊的论文中,作者之一、加州大学圣塔芭芭拉分校的Qicheng Zhang解释了激光如何使小行星移动,甚至使其气化的过程,从而避免地球受到撞击。他表示,轨道行星防御系统将有可能使小行星加热到气化的程度。

当小行星开始喷出物质的时候,反作用力将会使它们离开现有的轨道。据介绍,如果DE-STAR具有大约100米宽的激光阵列,那它就能使一颗320万公里之外、直径约100米的小行星偏离方向。此外,另一个系统DE-STARLITE如果运行15年,便可以使一颗直径约300米的小行星偏移大约1.3万公里的距离。

研究者用激光将玄武岩加热至白热状态。这一过程会改变物体的质量,并产生类似“火箭推进器”的效果,利用小行星本身作为推进动力。在太空中,这一过程产生的能量足以改变小行星的运行路线。研究者用激光将玄武岩加热至白热状态。这一过程会改变物体的质量,并产生类似“火箭推进器”的效果,利用小行星本身作为推进动力。在太空中,这一过程产生的能量足以改变小行星的运行路线。
另一个较小规模的系统“DE-STARLITE”也在开发之中。研究者希望该系统能与有潜在威胁的小行星“并肩”飞行,在一段相对较长的时间里使其飞行路线发生偏移。另一个较小规模的系统“DE-STARLITE”也在开发之中。研究者希望该系统能与有潜在威胁的小行星“并肩”飞行,在一段相对较长的时间里使其飞行路线发生偏移。

就在去年,研究者在实验室中模拟了该系统工作的效果——尽管是在较小的尺度上。他们利用玄武岩(已知的小行星成分类似)作为激光轰击的目标,使其加热至白热状态。这一过程会改变物体的质量,并产生类似“火箭推进器”的效果,利用小行星本身作为推进动力。在太空中,这一过程产生的能量足以改变小行星的运行路线。

“这里发生的过程称为升华或气化,能将固体或液体转化为气体,”研究者解释道,“这些气体形成了一缕云雾,也就是物质抛射,从而产生了反向的推动力,而这正是我们要测量的。”他们利用磁场使玄武岩旋转,然后使激光固定在转动的相反方向上,以减缓旋转速率。

视频结果显示,玄武岩样品的旋转慢了下来,停住之后改变了方向,又重新旋转起来。研究者表示,这一过程表明在太空中减缓小行星旋转并使其改变方向是可能的。

对此菲利普·鲁宾表示,对小行星旋转速度的操控提供了另一个重要的可能性:我们或许将有能力对小行星进行探索、捕获和矿产开采。这些也正是美国航空航天局(NASA)的“小行星重定向任务”(Asteroid Redirect Mission)所制定的目标。

这项任务目前还处于理论研究阶段,其目标是探访一颗较大的近地小行星,在其表面采集岩石样品并送回地球。有可能的话,可以将这颗小行星重定向到一个稳定的、围绕月球的轨道上。

“所有的小行星都会旋转;问题在于绕着什么东西旋转,以及转动的速度有多快,”鲁宾解释道,“如果要在小行星上采矿,那它的旋转速度要足够慢,这样你才能捕获它。我们的实验生动地揭示出,(激光系统)是使小行星停止转动或重定向的有效方法。结果显示这项技术能非常好地运行。