许多用于提供空间态势感知并监测在轨运行航天器与空间碎片之间可能发生碰撞的系统,也可用于探测潜在小行星和空间威胁。问题在于,宇宙威胁有多种不同类型,解决小行星威胁所需的科学背景和技能与探测太阳强烈X 射线辐射耀斑、日冕物质抛射以及地球地磁场保护变化所需的科学背景和技能大不相同。
美国国防部、NASA 和全球其他航天机构或国防机构在世界各地分布有多种不同功能的专业部门,以应对不同种类的宇宙威胁。也许现在是提出一些基本问题的时候了,这些问题涉及对各种宇宙威胁关注的重要性、紧迫性和机构支持类型,以及如何在国家和全球范围内解决、组织和资助行星防御问题。
为什么应该更多地关注和优先考虑宇宙威胁和行星防御? 越来越多的人集中生活在城市中,而这些城市高度依赖的现代基础设施极易受到宇宙威胁的影响,如果发生最坏的情况,那么我们很难快速地找到替代设施。事实上,我们还没有准备好应对目前运输和供应链所依赖的大量重要基础设施被摧毁的灾难性事件,这些灾难性事件可能会毁坏数十亿人的粮食、水供应、就业以及生计,经济将全面下滑。18世纪时,地球上只有8 亿人,他们大部分生活在农村,靠农业、渔业和小作坊维持生计,不易受到宇宙威胁的干扰。今天,我们正朝着到2050年全球人口超90 亿的目标迈进,其中城市人口可能占到80%。这些人高度依赖全球供应链,由全球供应链提供的工作岗位将占服务业岗位的80%。他们的经济生存建立在电力供应、水和燃料供应管道、工业控制系统和城市基础设施的基础上,这些基础设施很容易受到宇宙威胁的影响而造成灾难性的损失。
多年以来,人们一直简单地认为宇宙威胁就像神的暴怒一样,超出了凡人的能力和努力所能承受的范围。随着空间系统、技术以及发射系统的日趋成熟,人类已经可以设计和制造出行星防御系统来保卫我们的地球。的确,随着科学而实用的商业空间知识的增加,我们可以将新的科学系统与实用系统结合起来,新的科学系统可以使我们更多地了解宇宙,而具有商业能力的实用系统则能生产和提供天基产品和服务。
首先,人们需要更好地了解宇宙威胁以及其对人类造成的伤害。有些宇宙威胁会对人类身体系统造成影响,如紫外线辐射和巨大的太阳耀斑会引起人类基因突变或皮肤癌。有些宇宙威胁会以多种方式破坏人类基础设施,如具有潜在危险的小行星撞击陆地、海洋或在大气层中爆炸造成直接冲击,或者通过日冕物质抛射将数万亿高速离子粒抛向地球。其他类型的威胁还包括对地球磁层的改变,而地球磁层是阻止日冕物质抛射的天然保护屏障。直到最近,这种新型威胁才通过ESA 的 “蜂群”卫星星座和美国NASA 的“磁层多尺度”卫星得到确认。
其次,臭氧层变薄对人类健康造成了多种危害。许多人不会将气候变化看作一种宇宙威胁,但太阳辐射和全球变暖是密切相关的[16]。
人类活动产生了空间碎片,这反过来又危及我们的天基基础设施。人为改变地球大气层和平流层的作用使某些宇宙威胁变得更加危险。
航天机构和国防机构需要以一种整体的、综合的方式来观察和识别多种形式的由宇宙本身或人类活动所引起的宇宙威胁。只有了解这些宇宙威胁的产生原因以及它们彼此间可能的相互作用,我们才能最大限度地保护人类免受这些威胁的侵害。在战略规划过程中,航天机构和国防机构在制订航天计划时应将这类目标放在首位。关于空间、宇宙以及宇宙如何演化的科学知识是很重要的,但人类生存的重要性要远远超过其他所有的人类太空活动。
应该可以用一种合乎逻辑的方法来建造空间太阳屏蔽罩,以应对日冕物质抛射和太阳辐射,并以此减弱地球磁层的改变。值得注意的是,这种太阳屏蔽罩可用于在没有磁层的火星上产生天然大气。这种通过行星防御应对宇宙威胁的综合性整体思路还有可能创造重要的新型航天产业和商业应用。在第一拉格朗日点上建造行星防御太阳屏蔽罩的设计理念将会保护地球免受日冕物质抛射,并减轻未来几年因南北磁极移动而造成的屏蔽损失[17,18]。(www.daowen.com)
对建造地球保护系统的迫切需求可能会催生出许多新兴航天产业。有人提议可以将小行星捕获(用于保护地球免遭小行星损害)技术用于小行星采矿相关产业。例如,一颗绕月小行星可以用于抵御这种威胁。
当前,美国已经采取了一些切实可行的方法来应对近地轨道威胁。美国跨部门报告中批准的应对近地轨道威胁行动议程的5 个基本措施包括以下内容:
(1)增强近地轨道天体监测、跟踪和特征描述能力。
(2)改进近地轨道天体建模预测和信息集成技术。
(3)开发用于近地轨道天体转向和破坏任务的技术。
(4)加强对近地轨道天体准备工作的国际合作。
(5)建立近地轨道天体撞击应急程序和行动方案[19]。
然而,解决宇宙威胁的努力仍然很分散。首先需要将宇宙威胁视为一个整体,这将涉及重组航天机构和军事空间组织,应综合考虑各种宇宙威胁和行星防御战略,并在今后继续努力。该行动还可能在许多领域为加强国际合作开辟一条道路,如在减少轨道空间碎片、提高空间态势感知能力以及在地球轨道和原生区域进行空间交通管理等领域开展新的国际合作。
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