《自然》撰文提出小行星或为星际旅行更好途径

捕获小行星是一项艰巨的任务，但它是人类开始星际旅行的最佳跳板。

每周至少会有一颗直径约10米的小行星经过月球。资料来源:Detlev van Ravenswaay

人类进入宇宙后的下一个巨大飞跃将是星际旅行。然而，科学界的共识是，即使是一小步也是极其困难的。今年6月，美国国家研究委员会的一份报告提出了多种星际旅行的替代路径，但没有给出这方面的任何实质性建议。是重返月球吗？直接登陆火星？或者从其他星球上捡起巨石，并把它们送到月球轨道上，这样一些无聊的宇航员就可以有地方去做一些事情了？在美国总统奥巴马的新预算于2015年1月公布之前，美国宇航局需要决定走哪条路。

《自然》杂志写道，有些选择比其他选择更好。人类探索宇宙的成本和复杂性要求对每一个要素进行仔细评估，并实现人类的最终目标:登陆火星。

但是美国宇航局的下一个优先计划并不是针对这个目标。小行星返回任务是一个耗资数十亿美元的项目，其目标是捕获小行星上的物质，并将其带回地面，供宇航员触摸。它还需要辅助的太空设备，比如一个巨大的捕获口袋或者一个类似于鲁伯·戈德堡设计的巨型街头游戏爪的装置，但是这些装置对人类登陆火星没有用处。

有更好的方法。因为每年都有成千上万个集装箱大小或更大的小行星近距离穿过月球。例如，今年9月差点错过观测的小行星2014RC。科学家需要在遥远的地方提前找到他们的踪迹，这样大量载人航天任务的机会之窗就会打开。

打开人类宇宙探索门户需要三个条件:对小行星进行全面调查，找出附近数万颗小行星中哪一颗适合宇航员着陆；提高航天器的使用寿命和远程导航能力，从而不断缩小地球与火星之间的距离；开发更好的自动化交通工具和仪器，宇航员可以探索，而不管地球的大小、形状或转速。此外，行星勘测还可以对未来小行星撞击地球的风险进行审慎的预先评估。

路过的路人

大多数围绕太阳运行的小行星都位于火星和木星之间的小行星带。木星的引力和其他力量将一些小行星推到离地球4亿公里的轨道上。最大的近地小行星直径约为30公里，尽管大多数是以米为单位测量的。最小数量的小行星也是最大的。他们经常骚扰地球。每天都有大量来自宇宙中这些最小的小行星的粒子和卵石雨。每年都有几米长的小行星撞击地球。

2013年2月，一颗直径约20米的小行星照亮了天空，然后降落在俄罗斯车里雅宾斯克市，打碎了该市的许多窗户。撞击事件已经越过了来自天堂的陨石的门槛，对地球上的人类造成了巨大的伤害。平均来说，每50年，像车里雅宾斯克这样的小行星就会与地球相撞，这些小行星经常会坠入大海。例如，从1.37亿年前到6500万年前的白垩纪，一颗直径约10公里的小行星撞击地球，坠入大海。幸运的是，这是上亿年才发生一次的事件。

小行星不仅是敌人，它们也可以成为朋友。在过去的40年里，近地小行星被认为是一个比月球表面更容易接近宇宙飞船的地方。因为它们的引力场非常小，与小行星的近距离接触只需要它们靠近并与之一起飞行，不需要其他特殊的着陆设备。

在地球和火星之间轨道运行的小行星为测试人造宇宙飞船的导航距离和能力提供了一系列目的地参考。人类的首次太空任务可能只持续几周，而且很难到达更远的地方。然而，未来的探索能力将达到几个月，并成功进入更远的星际空间，最终证明火星对人类来说触手可及。

2009年，美国总统授权的一项太空任务将近地天体视为低成本的“灵活路径”，可以实现人类登陆火星的目标。在2010年4月的一次演讲中，奥巴马在航空工作者面前将“小行星”和“2025”作为美国太空探索的课程。尽管与美国前总统肯尼迪在1961年5月的演讲中公布的登月计划相比，这一计划显得有些无力，但美国宇航局的规划者们已经把奥巴马的话作为了一盏明灯。

真正的问题来了:在20世纪20年代中期，让人类到达任何已知的近地行星，仍然超出了当前航空系统的科技能力和财政预算能力。因此，在反辐射导弹上着陆的时间表又被制定出来了:没有必要再派更多的人在小行星上着陆，但是小行星上的一些物质将在2025年由人造航天器设备带回。无人驾驶的太阳能推进设备将被用来捕获战利品并将其带回月球轨道，在那里宇航员可以对其进行研究。

任务结束了吗？一点也不。用于捕获、装载和重新发送获取的小行星样本的硬件和操作设备的研发是当前研究的“死胡同”。然而，它们对长期载人太空旅行毫无价值。将一定数量的小行星样本转移到月球空间是测试太阳能推进器性能的一种更合理的方法，这对于确保宇航员的安全极其重要。这些因素向公众传达的信息是，登陆火星需要耐心和努力，需要脚踏实地地巩固太空能力，而不是一次性的昂贵手段。

探索门户

科学家认为美国宇航局需要一个更实际的计划。登陆火星的长期目标是明确的，而近地行星是到达星际空间然后登陆火星的最容易的垫脚石。然而，如果你能等待小行星接近地球，你为什么选择进入太空捕捉小行星呢？

科学家有大量的小行星可供选择。粗略估计显示，已知的小行星有1000多颗，距离地球只有几倍的距离，直径几十米或更大，而这些只是冰山一角。在地球和火星之间的轨道上，仍有1000多万颗小行星等待科学家发现，其中一颗或多颗将每周飞入月球轨道。由于现有的行星观测网络覆盖范围有限，迄今为止只有0.1%的小行星被探测过。

那些可以在光学距离上观察到的近地行星也是对地球构成潜在威胁的行星。几十年来，“在他们找到我们之前找到他们”一直是行星科学家的口头禅。然而，美国国会和美国宇航局都没有资助大规模的望远镜调查。美国国家航空航天局只花了预算的一小部分——每年2000万美元——利用调整后的天文设施进行随机搜索。

目前的调查尚未达到美国相关法律的要求。美国国会在2005年底通过的乔治·布朗近地天体监测法案要求美国宇航局在2020年前找到90%直径为140米或更大的危险近地行星。如果资金投入与当前相比没有显著增加，这个目标就会落空。这是一个巨大的挑战，需要美国国家航天局、总统和国会的大力支持:将研究经费增加到每年2亿美元。与美国国家航空和宇宙航行局的“新边疆”太空计划(向太阳系的行星发射无人太空探测器)相比，这样的预算可以使研究在10年内完成，而这些预算只是ARM数十亿美元项目的一小部分。

一旦人类能够到达小行星的自然轨道，通向数千甚至更多小行星的大门将会打开，从而使整个空间探索在20世纪20年代末和30年代稳步前进，并在本世纪中叶评估一些替代商业空间资源的扩展。

机器人航天器将成为小行星探测的必要技术。例如，在火星轨道或表面工作的宇航员需要使用自动化设备来工作。大多数小行星的形状都非常不规则，到处都是巨石，沿着轨道向前滚动。没有理由期待会遇到一颗速度慢、姿态稳定、表面安全光滑、非常适合航空设备的小行星。

挑战是巨大的。

今年最后两个月后，奥巴马的2015年预算将成形。美国宇航局需要在优先项目上做出选择。它应该放弃ARM任务的概念，优先考虑行星观测，为未来载人航天任务打下良好的基础。

美国航天局总部的人类探索、空间技术、科学和其他项目必须汇集各种资源来解决它所称的巨大挑战。美国国会和白宫应该支持一系列支持合作探索、科学研究和发展以及造福全人类的科学研究的任务。

这种“巨大的挑战任务”应该与人造空间设备和人类的未来有关。它应该类似于“新边界”项目的预算。行星侦察项目将通过竞争选择，每个项目的支持将达到8亿美元左右。对小行星的深入了解可以推动工业界和学术界走向最佳方向，同时优化长期布局。所有参与申请主题的竞争性选择也能确保纳税人的最大投资收益。

《自然》杂志指出，应注意探索与行星有关的三个领域:进行行星调查，找出一系列通向火星的近地行星，并在2005年完成调查任务；开展一项竞赛，寻找一种自动测量小行星偏离其轨道的方法。人类文明是会继续存在还是会在未来依赖于它。寻找从小行星上获取水或矿物等宝贵资源的自动化方法，可能有助于支持人类在未来几十年前往外层空间。

美国宇航局需要回到正轨，在人类太空探索中实现下一次飞跃。(红枫)

中国科学新闻(2014-104第三版国际版)

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