不到八年後，在2029年4月13日星期五，一顆名為阿波菲斯、直徑370米的小行星將掠過地球，比地球同步衛星更接近我們的星球。但儘管日曆預示著壞兆頭，但這將是幸運的一天：阿波菲斯這次不會撞擊我們的星球——無論如何（它的軌道確保阿波菲斯將在2036年、2051年、2066年等等再次訪問我們）。在2029年，這顆小行星的掠過將是一次宇宙級的擦肩而過，相當於一顆高速子彈擦過你的頭髮——其中“子彈”攜帶的撞擊能量相當於全世界核武庫的總和。
如此危險的邂逅頻繁得令人震驚。在2054年9月30日和2060年9月23日，一顆更大的小行星，威力更強大，即半公里寬的貝努，最近曾被NASA的OSIRIS-REx探測器訪問過，也將靠近地球。
貝努和阿波菲斯都不足以構成生存威脅——它們的撞擊可能會摧毀城市和破壞地理區域，但不會像6600萬年前消滅恐龍的10公里寬的撞擊物那樣使人類陷入滅絕。儘管如此，這些小行星仍然特別令人擔憂，因為我們越是展望未來，就越難確定任何特定的遭遇是否會導致災難性的撞擊事件。這兩個物體都是所謂的“引力鎖眼”威脅——有可能在近距離掠過期間，它們會穿過近地空間的一個小而特定的區域，我們星球的引力會恰到好處地調整它們的軌跡，從而導致未來的遭遇以撞擊地球而告終。簡而言之，它們各自構成了一種慢性的但模糊不清的威脅，這種威脅是如此隱蔽，以至於它可能會使我們對所有真實存在的風險產生虛假的自滿情緒。
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我們不必接受這種令人焦慮的現狀。與其僅僅在每次這些和其他潛在危險的太空岩石飛過時咬指甲，我們應該考慮另一種選擇，“B計劃”。
最後一道防線
我們目前的行星防禦方法可以歸結為一廂情願地認為近期不會發生壞事，並且我們最終會找到解決方案。到目前為止，我們一直專注於“態勢感知”，以便了解威脅。這對於實際保護地球免受小行星的侵害是必要的，但還不夠。而標準的下一步——偏轉潛在威脅，使其不會撞擊我們——本身也存在問題，主要是成功的偏轉通常需要提前多年進行干預。在這種模式下，許多被發現正衝向地球並即將撞擊的太空岩石已經突破了我們所有的防禦。然而，還有另一種方法，一種有望從根本上改變我們保護自身能力的方法。
基本原理很簡單易懂。想象一下你是兔子羅傑在玩一場危險的碰運氣遊戲，在兩扇未開啟的門之間做出選擇。一號門後面有一架500公斤的三角鋼琴從一公里的高度掉到你的頭上。二號門後面有500公斤的泡沫球從同一高度掉到你的頭上。你會選擇哪扇門？如果你是羅傑，你可能會選擇一號門，但《大眾科學》的讀者會選擇二號門。為什麼？兩者都具有相同的質量和勢能，但基本的直覺表明，大量的泡沫球不會像一架鋼琴那樣對你造成同樣的傷害。將質量碎片化成更小的部分，確保每個部分攜帶的能量會少得多，並且還會讓大氣層更有效地減緩每個碎片的下落速度。這非常精確地類比了我們提出的行星防禦方法，我們親切地稱之為“PI”（發音像 π），它是“Pulverize It!”（粉碎它！）的縮寫。
作者提出的“粉碎它！”行星防禦系統示意圖。火箭發射的“攔截器”（左）部署在來襲小行星（右）前方，將其分解成更小的碎片，然後在地球高層大氣中解體並燃燒（底部）。 來源：Alexander N. Cohen (UCSB), Peter Cohen
我們的想法（在提交同行評審出版並在我們的網站和arXix上提供的幾篇技術論文中詳細介紹）是將任何威脅性小行星有效地粉碎成大量直徑約為10米或更小的碎片。這是可能的，因為小行星的表面引力很低，而且大多數都很容易破碎和分散。對於除最大撞擊物（寬度大於一公里）以外的所有撞擊物，可以使用從地球或其附近使用現有發射系統和相關技術發射的非核攔截器彈幕來實現這種碎片化。對於大型威脅，我們使用小型核穿透器的相同系統也是一種選擇。
一旦碎片化，來襲撞擊物的能量將透過地球大氣層有效地轉化為熱、聲和光，地球大氣層的作用很像一件防彈背心，吸收霰彈槍的衝擊波。我們的分析表明，這種方法在減輕迫在眉睫的威脅方面非常有效：對於2013年2月在俄羅斯車里雅賓斯克上空解體的20米寬太空岩石大小的撞擊物，可以在撞擊前僅100秒攔截，而對於通古斯撞擊物（直徑50米）大小的撞擊物，則需要在撞擊前約五個小時進行攔截。阿波菲斯大小的物體可以在撞擊地球前10天處理，而貝努大小的物體則需要提前20天進行碎片化。與偏轉方法相比，這些攔截時間非常短。如果需要，使用能量更高的攔截器可以實現更短的時間。
當然，一位知識淵博的讀者可能會意識到我們並沒有講述整個故事。畢竟，前面提到的車里雅賓斯克和通古斯撞擊都是空中爆炸事件，在這兩種情況下，周圍的自然和人造結構都遭受了重大破壞。這種破壞主要來自物體在大氣層中解體時發出的類似音爆的聲波。
我們的PI方法不會消除空中爆炸，但是透過在來襲物體進入大氣層之前將其粉碎，由此產生的小碎片將分散在更大的地理區域，並且每個碎片都會產生更小的衝擊波，最重要的是，它們到達的時間不同。正如您期望防彈背心吸收霰彈槍衝擊波會造成瘀傷和痠痛一樣，人們也會預期，當威脅性小行星的翻滾碎片在上空燃燒時，聲波衝擊波以及相關的閃光和熱量仍然會對地面造成一些破壞。但是，與另一種選擇相比，這種破壞將是輕微的；對於像車里雅賓斯克那樣的撞擊物，地面上的人會經歷一系列響亮的“爆炸聲”，並看到一系列光學閃光——一場“聲光秀”，只會打破一些窗戶，而不是一場摧毀城市、地區或國家的災難。
演示和探測
儘管我們的系統能夠利用現有技術和運載火箭，但它的建立仍然需要大量投資。簡而言之，這將是昂貴的。但即便如此，考慮到未能阻止小行星撞擊可能造成的幾乎無法估量的損失，成本效益比仍然非常有利。
此外，它的建立將使我們在處理已知撞擊威脅方面具有更大的靈活性，無論現在還是遙遠的未來。就像大規模疫苗接種計劃被用來主動預防流行病一樣，PI提供了一種主動應對許多小行星的方法，這些小行星在其穿越地球的軌道上可能具有潛在危險，但不會構成迫在眉睫的威脅。雖然這可能是一種有爭議的方法，但它與我們在生活中實踐的其他主動威脅管理沒有什麼不同。我們可以在任何給定的近距離掠過中減輕阿波菲斯和貝努等威脅，然後再讓它們引發全面緊急情況。我們有能力做到這一點。我們是否這樣做不僅僅是一個技術問題，而是一個政策、合作和共同協議的問題。這是一個國際合作可以使整個地球受益的領域；就像目前強調共同解決地球的氣候和疫情危機一樣，我們也走到一起解決“撞擊”危機。
減輕車里雅賓斯克大小的威脅可以使用相對較小的火箭來完成，這種火箭並不比為攔截洲際彈道導彈而開發的火箭大多少。減輕阿波菲斯或貝努的威脅可以使用單個更大的發射器來完成，例如NASA即將推出的太空發射系統、SpaceX的星艦火箭，甚至更小的運載工具，攜帶高速上面級，以便快速運送到月球附近以外的區域。為了提高成功機率，多個攔截器是可取的。未來的行星防禦系統可能會在軌道上或月球上或周圍部署攔截器，以實現“隨時待命”的快速響應方法。從這個意義上講，行星防禦系統可以類似於現有的國家導彈防禦系統。
PI有一個邏輯測試路徑，從使用小行星“模型”的地面演示，到“合成目標”的空間測試，一直到對小型、威脅最小的小行星和其他驗證演習的破壞嘗試，然後在任何實際威脅目標被接合和減輕之前進行。
然而，我們無法減輕我們看不到的東西。NASA和其他航天機構在尋找和跟蹤那些構成重大威脅的小行星方面做得非常出色，但目前這些努力通常僅限於通常大於阿波菲斯的物體。正如2013年車里雅賓斯克空中爆炸事件清楚地表明的那樣，存在許多較小的、尚未被發現的威脅。如果沒有合適的、單獨開發的“早期預警系統”，PI和任何其他行星防禦方法都將提供次優的保護。PI只是這個緊迫難題的一部分：為了正確保護地球，我們必須充分睜開更多注視天空的眼睛。
更多資訊：www.deepspace.ucsb.edu/projects/pi-terminal-planetary-defense。