B安迪·里夫金上大学的时候，他在医学院有几个朋友。他说:“我当时就想，天哪，我不想做任何有太多责任的事情。”相反，他仰望星空。“天文学似乎很安全。”在一段时间内，的确如此。他不必为某人的根管或腹部手术做决定，而是看着世界在黑暗中穿梭。
但是，巴尔的摩约翰霍普金斯大学应用物理实验室(APL)的行星天文学家里夫金发现自己承担的责任比他想象的要多。和其他数百人一样，他是双小行星重定向测试(DART)任务的一员，这是由美国宇航局和APL领导的一项雄心勃勃的努力，将一艘无人航天器撞向小行星，以改变其轨道。这是真正交易的一次演练:有一天，DART的技术后代可以用来改变威胁地球的太空岩石的方向，在这个过程中挽救数百万甚至数十亿人的生命。
11月23日，DART将搭载SpaceX猎鹰9号火箭从加利福尼亚州范登堡太空部队基地发射升空。明年秋天的某个时候，它将以每小时24000公里的速度撞击目标。像里夫金这样的地面天文学家将屏气凝神地观看交会过程，希望能看到成功的迹象:尘埃云，以及第一次随着人类的曲调起舞的小行星。它会奏效吗?
“我们不知道会发生什么，因为我们以前从未尝试过，”新西兰坎特伯雷大学的行星天文学家米歇尔·班尼斯特(Michele Bannister)说。
成功并不意味着地球会自动免受流氓小行星的伤害。尽管我们把保护家园的希望寄托在射击太空岩石上，但在行星防御方面却没有银弹。小行星奇特多变的地质状况可能会让我们的偏转尝试落空，我们的预警望远镜网络充斥着巨大的观测漏洞，而决定谁可以尝试偏转飞来的撞击物的政治也充满了不确定性。
毫无疑问，DART代表着向前迈出的一大步。但是，实现全面的地球防御计划的道路是漫长而曲折的，而我们才刚刚开始走这条路。
阻止下一个通古斯
尽管在好莱坞大片中，德克萨斯州大小的小行星对抗者占据着重要地位，但头脑冷静的科学家们并不会对大石头感到太过担忧。几乎所有直径一公里或更大、轨道接近地球的小行星都已被发现，在未来几个世纪里，没有一颗会对我们构成严重威胁。
就像生活中的很多事情一样，当涉及到行星防御时，是小事起作用。2013年2月15日，在俄罗斯车里雅宾斯克市上空的空中爆炸的太空岩石，据估计只有17米长，但其爆炸的威力大约相当于470万吨TNT炸药，释放出了砸碎窗户的冲击波，造成1200人受伤。
这一空中爆炸事件是社交媒体时代的首例，引起了全世界的震惊。“这是发人深省的，”凯利·法斯特说，他是美国宇航局行星防御协调办公室的近地天体观测项目经理，该办公室是在车里雅宾斯克事件发生三年后成立的，这并非巧合。
情况本可以更糟。1908年，一颗看起来像60米高的流星在西伯利亚的一个偏远地区上空爆炸，将2000多平方公里的森林夷为平地。想象一下发生在你所居住的城市或小镇上的事情:建筑物会变成瓦砾，碎片会在飓风威力的大风中四处飞舞，衣服和肉体暴露在最初灼热的闪光下，可能会燃烧起来。除去辐射，它的威力相当于一次大规模核爆炸。
这些小的影响因素多得令人不安。在那些直径至少140米的行星中，模型显示大约有2.5万个接近太阳1.9亿公里内的行星存在。其中一些所谓的“城市杀手”天体可能会令人不安地靠近地球轨道。里夫金说，在这些微小但具有破坏性的近地天体中，“我们认为我们发现的还不到一半。”
据估计，每个世纪都有1%的几率会有城市杀手撞击地球。即使这种情况发生，火星表面的大部分都是海洋，这意味着太空岩石最有可能降落在一个偏僻的地方。但如果其中一枚击中任何一个国家，坠入一个国家的海岸线或在头顶爆炸，就可能造成人类历史上最严重的自然灾害之一。任何一年，机会都在我们这一边，但等得久了，我们的运气就会耗尽。亚利桑那大学的天文学家Kacper wierzchoovich说，如果没有有效的防御计划，“这不是如果的问题，而是何时的问题”，一个城市杀手会让我们的全球文明度过非常非常糟糕的一天。
好莱坞偏爱的防御方案——核弹——可能会起作用，高保真模拟显示，足够强大的爆炸也可能起作用把一颗小行星撞出地球或把它撕成无害的小块．然而，使用核武器使小行星偏离或破坏被普遍认为是一种繁文缛节包装起来的最后手段，是向一个迫在眉睫的威胁投来的绝望的万世玛利亚(Hail Mary)，天文学家发现这个威胁太晚了，其他更微妙的干预已经不够了。北亚利桑那大学的行星天文学家克里斯蒂娜·托马斯说:“动能冲击器是我们目前认为的最佳解决方案。”换句话说，用一种快速但惰性的抛射物提前多年使小行星偏转。
科学家们无数次地模拟和小行星打台球。但只有一种方法可以确定我们是否能把一颗小行星扔出地球:冒险进入黑暗，找到一颗小行星，并给它狠狠一击。
人类对抗双形怪
DART是一个汽车大小的盒子，装有两个翅膀状的太阳能电池板，它将很快飞向一个双小行星系统。Didymos直径近800米，由一颗长160米的小卫星Dimorphos环绕运行。那个小卫星是DART的目标。
大约一个月后，迪迪莫斯只能勉强在灾难救援反应队的相机里记录下来。里夫金说，在撞击前4小时，航天器的制导系统——技术上与地球上用于引导导弹的制导系统类似——“操纵方向盘，引导我们进入”。此后不久，迪莫弗斯将以一个模糊但清晰的光点游进我们的视野。里夫金解释说，大约两分钟后，自动驾驶“把手从方向盘上拿开，脚从刹车上拿开”。
DART将拍摄并传送它快速接近最终目的地的快照，直到最后一刻，在一次史诗般的但完全无声的碰撞中，它解体成一片弹片和过热的等离子体云。在太空中，没人能听到你“轰”的一声。
理想情况下，DART的动量转移到Didymos上，留下一个撞击坑，并将小卫星围绕Didymos近12小时的轨道移动至少73秒。DART在10天前发射了一颗小型立方体卫星，它将近距离观察这一暴力事件，而地面天文学家则从远处观察这一双小行星系统，直到它在2023年春天从人们的视野中消失。
天文学家们循环研究了DART的几个候选目标，但由于几个原因最终选定了二形磷。首先是安全问题:改变Didymos的轨道不能改变Didymos的轨道，使其与地球相交。第二，Dimorphos有点像大钟上的指针，Didymos在钟的中央;尽管在数亿公里之外，地球上的天文学家将能够很容易地看到“手”在撞击后的滴答声是否有所不同。只需两个月的观察就能揭示这种偏转的效果。“从行星防御的角度来看，”托马斯说，“二形phos的大小和小行星差不多，可以压碎整个城市。”
DART在任何标准下都是一种奇怪的尝试，它是一种专为吸烟而设计的短蜡烛。与通常持续多年的星际任务不同，它将只在太空中运行10个月。没有任何扩展等待它，因为DART“有一个非常明确的结束，”埃琳娜·亚当斯说，她是APL公司DART任务系统工程师。“在这种情况下，如果你让它继续前进”——换句话说，如果飞船没有击中目标——“你真的搞砸了。”
在这里，成功的最简单的定义就是击中目标，测量双形龙轨道的变化。但如果迪莫弗斯拒绝合作呢?
偏转的许多魔鬼
在2005年的独立日，美国宇航局的深度撞击飞船向坦普尔1号彗星发射了一枚抛射物，产生了一个火球和巨大的碎片羽流，使科学家第一次得以窥见彗星核的内部。人类对坦普尔1号的攻击发现彗星核可以值得一提的是毛茸茸的2014年，欧洲航天局(ESA)的飞行器“菲莱”(Philae)在另一颗相当蓬松的彗星67P/ Churyumov-Gerasimenko上着陆，支持了这一观点。这种低密度目标给行星防御带来了问题。“你怎么推销这样的东西?”你怎么和沙滩上的泡沫搏斗?”班尼斯特说。
小行星上也有令人不安的结构惊喜。当美国宇航局的奥西里斯-雷克斯宇宙飞船在2020年短暂着陆在小行星本努抓取一些岩石样本Hera是esa领导的后续任务，计划于2026年抵达Didymos，近距离研究DART的后果。该任务的首席研究员帕特里克·米歇尔(Patrick Michel)说，它几乎沉入目标地点，就好像表面是由“融化的黄油”组成的。班尼斯特说，小行星缺乏足够的引力来挤压它们的内部——可能包括那些1公里或更小的城市杀手——可能就像“编队飞行的岩石”。这反常地意味着，在许多方面，小的太空岩石比大的更难处理，因为在大的太空岩石中，重力的作用压倒了大多数物质的性质。因此，班尼斯特说，当我们试图转移一个城市杀手时，也许我们应该思考的是:“你如何移动一群鱼，而不是:你如何抛出一座山?”
所有这些都与DART有关。劳伦斯利弗莫尔国家实验室的行星防御研究人员梅根·布鲁克·希尔反复说过模拟它命中注定的撞击．“从表面上看，DART的实验似乎非常简单，”她说。但只有一件事是确定的:没有任何结果是确定的，因为Dimorphos的许多基本特性仍然未知。
任务规划者有理由相信，DART的悄无声息的消亡将成功地向“双形龙”传递台球般的冲击力，它似乎足够重，足以被重力的牵引力充分挤压。但如果是稍微小一点的物体，动能冲击器可能会直接穿过它，就像子弹穿过蛋糕一样，把它吹成小但仍然危险的大块。成功地转移这种威胁可能需要多次、更温和的冲击，而不是一次性的打击。
另一个巨大的未知是迪莫福斯的外观。它的形状可以是土豆、狗骨头、橡皮鸭，两个保龄球粘在一起了，或者完全其他的东西。最近，一位同事送给亚当斯一个甜甜圈形状的冰箱贴，这是在暗示，曾经有一些深空机器人使者近距离揭开了小行星给科学家带来的惊喜。麻省理工学院的系统工程研究员Olivier de Weck说，接近球形甚至像土豆一样的形状最适合进行干净利落的撞击，而更复杂的形态造成的质量分布不均将增加侧击的机会，这只会“使小卫星旋转起来，而不会真正改变它的轨道”。
在具体的和良性的情况下，所有这些不确定性大多是学术的。但如果是真正的城市杀手企图转移视线，它们可能是至关重要的。例如，我们可以成功地使一颗潜在危险的小行星偏转，只是无意中把它放到一个新的轨道上更多的很可能长期撞击地球。在地球周围的太空中有一些点被称为引力钥匙孔，在那里地球对小行星的引力使这些偏离轨道的太空岩石开始了一段肯定具有破坏性的旅程。“一旦你穿过一个钥匙孔，击中地球的可能性几乎是100%，”德韦克说。委婉地说，这构成了任何针对新生冲击威胁的先发制人打击的主要障碍。
预先警告即预先准备
新出现的计算方法确实令人生畏:保护我们免受数量最多、最棘手(因此也是最危险)的太空岩石的伤害，需要的不仅仅是在黑暗中射击，尤其是当每个“射击”都是数百万美元的偏离尝试时。要想成功，首先需要探测出威胁，了解任何给定的太空岩石的确切质量和吸收沉重撞击的能力。
其中一些工作能在地球上完成吗但正如Dimorphos曲折地展示的那样，微小的物体很难成为远程研究的目标。在试图撞击任何敌对的小行星之前，与它进行近距离的亲密接触要好得多，尽管难度更大。事实上，这是欧空局最初的计划，在计划失误之前，它的侦察飞船只能在DART产生巨大影响后到达。在未来，小型动能冲击器甚至可以与科学侦察任务一起发射，这意味着仅仅是推动目标小行星，以估计它们对更强大的偏转冲击的反应。“在我们把人类的命运寄托在那一个金色的镜头之前，我们必须去更好地刻画它们，”德韦克说。
只有在一颗恶意小行星在撞击地球之前的许多年被发现的情况下，这种前驱任务才有可能实现。这给天文学家们寻找太阳系中失踪的一半甚至更多的城市杀手的工作增加了不寒而栗的紧迫感，这些工作被忽视了，资金也不足。而目前的设施和下一代维拉·c·鲁宾天文台能胜任这项任务，但考虑到看似不可阻挡的扩散的巨型卫星星座它反射太阳光的部分在夜空中形成了盲点。来自大型星座的光污染是“一个需要解决的巨大问题”，在马萨诸塞州哈佛-史密森天体物理中心研究小行星动力学的费德里卡·斯波托说。“我不认为我们正在解决这个问题。”
幸运的是，NASA即将推出的太空望远镜近地物体测量师，将在巨型星座的污染范围之外运行。这个红外天文台将在未来几年发射——有人可能会说“正是时候”——它将在地球轨道前后观测，监视通常被太阳强光遮蔽的小行星。如果一切顺利，它应该能找到90%直径为140米或更大的近地天体。米歇尔说:“这样我们才能真正确定我们是否面临迫在眉睫的威胁。”
尽管偏转可能是世界上反小行星专家的首选方法，但更细致的防御措施正在研究中。“我们希望工具箱里有更多的工具，”里夫金说。“我们不仅要锤子，还要螺丝刀。”
一些有希望的想法非常简单。阳光中的光子对小行星施加了少量的动量，微小地改变了它们的轨道。将一颗小行星涂成白色以提高其反射率，其产生的净效应将是一颗全黑的小行星所经历的两倍光子推动。只要有足够的提前通知，一层全新的象牙色油漆就可以安全地将地球上的小行星驱逐到阴影般的深渊中。另一个想法是在小行星周围停放一艘宇宙飞船，利用它的引力慢慢地把岩石拉离地球。但所谓的驾驶重力拖拉机宇宙飞船必须非常精确，而且只能用于小型小行星。
取消天启
就目前而言，使用动力冲击器是避免灾难的最简单的选择。它也相对便宜。DART的总预算大约是3.2亿美元米歇尔说:“这甚至还不到一个足球场的造价。”如果DART能成功地使迪莫福斯偏转，那么在不久的将来，许多类似DART的任务仍然处于待命状态，每个任务都准备好由几个现成的商业航天器中的一个发射，这是很容易想象的。
但米歇尔说:“仅仅展示技术是不够的。”世界仍然需要建立一个系统，在这个系统中，整个星球尽可能一致地应对飞来的小行星的威胁。哪些国家或哪些国家应该参与转移或破坏企图?目前，尽管许多国家都参与了对近地物体的搜寻，并参与了DART和Hera计划，但美国在小行星偏转技术方面处于领先地位。
哪些国家应该在任何可能的受影响地区的疏散中提供援助?世界应该在什么时候、以什么方式决定，试图使小行星偏离或破坏小行星，比让它撞击地球，然后帮助受影响的国家努力重建更有风险?联合国外层空间事务厅的工作小组，以及两年一次的桌面练习扮演一个潜在的小行星撞击的角色，正在认真地，但迄今为止微不足道的努力，来回答这类巨大的问题。
人类距离拥有一个成熟的小行星保护网络还有一段路要走。但是DART的发射是行星防御进化的另一个关键里程碑，曾经被认为是深奥的，也许有点愚蠢。里夫金说:“上世纪90年代，当我还在读研的时候，只有一小部分人对此感兴趣，其他人都认为这是一个古怪的领域。”
但天体生物学也是如此——而现在，太空科学被星际乃至星际搜寻外星生命所吞噬。由于车里雅宾斯克事件和其他与撞击物的戏剧性近距离接触，“行星防御本身也经历了真正的翻天覆地的变化，”里夫金说。而且，在地球数十亿年的历史上，很可能是第一次，地球上的一些居民可能很快就不再对一种潜在的宇宙威胁无能为力了。
班尼斯特说:“这是一种我们实际上可以量化并有可能消除的自然灾害。”“这是我们可以为之努力的一个了不起的目标。我们不能这样对待地震。我们永远不会对火山这么做。”
以任何标准衡量，小行星造成的死亡在任何人的一生中都是极不可能的。然而，科学家和工程师们想要一劳永逸地消灭这种威胁，只是因为他们有这个能力。里夫金说:“如果这是焦虑的人在试图睡觉时不必担心的一件事，我认为这是值得的。”“这样就少了一份存在主义的恐惧。”
权限与权限