登录

/

注册

首页 > 科技媒体 > 媒体详情
【航天】为了防止小行星撞击地球,科学家准备了什么终极武器?
爱因斯坦 2016-03-05
导语

为了防止小行星撞击地球,科学家正在建造终极武器——DE-STAR,即“靶向小行星及勘探的定向能量系统”。该系统将利用激光束拦截并改变小行星的飞行路线。

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。

图:科学家将使用DE-STAR(靶向小行星及勘探的定向能量系统)系统拦截并改变小行星的飞行路线。

左图为DE-STAR系统进行多种任务的示意图,包括小行星转向、成分分析、长距离航天器供能和推进等。右图是激光束导致小行星气化的想象图。

图:DE-STAR系统进行多种任务的示意图(),包括小行星转向、成分分析、长距离航天器供能和推进等。激光束导致小行星气化的想象图()。

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。

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。

相关视频:激光与小行星相互作用的物理模拟

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。

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。

相关视频:激光轰击玄武石的实验

“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(参见:卢森堡太空采矿)。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。”

玄武岩的成分与已知的小行星类似。研究者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。

玄武岩的成分与已知的小行星类似。研究者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。

玄武岩被放在一个扭力天平上,使其在受到激光轰击时保持稳定。

图:玄武岩被放在一个扭力天平上,使其在受到激光轰击时保持稳定。

除此之外,研究人员还在探索光子的推进力,这是该团队最新项目“星系探索定向推进”(Directed Energy Propulsion for Interstellar exploratioN,DEEP-IN)的关键所在。DEEP-IN项目依赖于光子的推进力,即激光阵列所发出的光子能用于推动航天器飞行。

这意味着,未来的星际旅行中,小型宇宙飞船将有可能达到相对论性飞行——速度接近光速。研究团队还测试了一个光子回收利用装置,能通过激光的反射来回收光子。“我们在一定距离上设置了第二个反射镜,使光子能够在飞船的反射器上像乒乓球一样来回运动,”研究者Brashears说,“我们回收这些光子是为了达到推进力叠加的效果,使飞船能够飞行得更快。到目前为止,通过一个简单的工序,我们已经可以达到5倍的放大效果,通过改进提高倍数是可能的。”

这些研究具有非常广阔的前景,但要真正将其整合到航天器的飞行系统中,还涉及到许多非常复杂的问题,研究者还有很长的路要走。

更多详细参见:DE-STAR项目网站

相关阅读:

小行星探宝不是梦,卢森堡欲开欧洲太空采矿先河

(本文来源:新浪科技,略有修改)

如若转载,请注明e科网。

如果你有好文章想发表or科研成果想展示推广,可以联系我们或免费注册拥有自己的主页

  • 激光武器
分享到
文章评论(0)
登陆后参加评论
作者 爱因斯坦

科研工作者

北京航空航天大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科


发布成功!

确 定 关 闭