[비즈한국] 3月25日，韩国航天战略报告会在全南高兴郡罗老航天中心举行。文在寅总统在致辞中提到了一项有趣的内容。
“针对2029年接近地球的小行星‘阿波菲斯’（Apophis），我们将对其可行性进行评估，并制定相关的探测计划。”
不同于以往“将致力于宇宙开发”、“我们也一定要去月球”等模糊的表态，国家元首明确提到了“阿波菲斯”这一具体且专业的特定天体名称，引发了广泛关注。
“阿波菲斯”在埃及神话中是与太阳神“拉”对抗的可怕邪神。传说太阳神拉与黑暗之神阿波菲斯每天都在进行追逐，从而形成了昼夜更替。这个名字用在那个可能在不久的将来撞击地球的威胁性小行星身上，显得格外贴切。
令人惊讶的是，韩国目前正在制定一项规模宏大的探测计划，打算在2029年阿波菲斯近距离掠过地球时，抓住机会派遣探测器进行探测。这不仅是一个简单的蓝图，韩国国内的研究人员实际上已经开始为“阿波菲斯”探测项目进行各种准备工作。阿波菲斯真的会撞击地球吗？韩国真的能向那个可怕的家伙派遣探测器吗？
目前研究团队正在制定向2029年接近地球的小行星阿波菲斯派遣探测器的计划。韩国的小行星探测真的能成功吗？
首先，地球似乎是幸运的
在小行星中，轨道与地球轨道重叠、且若运气不佳可能与地球发生碰撞的小行星被称为近地天体（NEO）。特别是当其最接近地球轨道时距离小于0.05AU（即地月距离的20倍以内）、且亮度高于22星等、直径较大的小行星，会被专门归类为“地球威胁天体”。虽然小型小行星碎片在接近地球时大多会在大气层中燃烧殆尽，无需担心，但直径超过100米左右、亮度高于22星等的小行星，则可能对地球构成致命威胁。迄今为止，已确认的此类潜在威胁天体超过2000个。
竟有如此多的小天体觊觎着地球！由于每天过着平静的生活，我们很容易忘记宇宙之外存在着威胁地球的实体。但实际上，地球所面临的风险远比我们想象的要多。可以说，我们能活到现在，全靠每天侥幸躲过了危险。
99942号阿波菲斯是其中最广为人知的典型代表。2004年首次发现的阿波菲斯直径约300米，是一块比63大厦还要巨大的“石头”。地球威胁小天体的危险程度以撞击概率和运动能量为基准，分为1到10级，这种评估方式被称为“都灵指数”。2004年刚被发现时，阿波菲斯被预测在2029年有2.7%的概率与地球相撞，它是首个都灵指数达到4级的小行星。因此，阿波菲斯被称为可能给地球带来最现实灾难的可怕存在。它仿佛是埃及神话中带来黑暗的神阿波菲斯以天体的形式重现。如果阿波菲斯真的撞击地球，虽然不至于达到导致恐龙灭绝的级别，但也必将造成极其惨烈的后果。根据NASA的预测，如果阿波菲斯撞击地球，其破坏力将超过广岛原子弹的10万倍，导致全球动荡。
所幸，随着后续观测的持续进行，关于阿波菲斯未来运行轨道的预测也在不断更新。2004年12月通过持续的雷达观测，最初公布的2029年撞击风险已被排除。然而，随后又出现了其可能在2036年和2068年撞击地球的推测，让地球人倍感不安。不过幸运的是，目前可以稍微安心了。根据2021年3月通过更广泛雷达数据更新的分析结果，在至少未来100年内，即2068年之后，阿波菲斯直接撞击地球的可能性几乎为零（几亿分之一的级别）。
曾被预测在2029年撞击地球的那一天（4月13日），阿波菲斯将非常靠近地球。它将以距离地球仅3.2万公里的距离掠过，这甚至比环绕地球运行的静止轨道卫星还要靠近地球！竟有小行星比人类发射的卫星更靠近地球！它近到用双筒望远镜就足以看清其模样。如果天气条件允许，其最大视星等可达3等，在亚洲地区甚至能用肉眼观测到。虽然幸运的是它不会直接撞击地球，但如果运气不好，部分人造卫星可能会因阿波菲斯的引力导致轨道发生轻微偏离。总之，根据目前最新的监测结果，地球在未来100年内应该是安全的。当然，这种乐观的预测何时会被推翻也未可知。
为什么预测总是变来变去？
那么，为什么预测会不断变化呢？我们能够安心相信守护地球的天文学家的预测吗？
包括阿波菲斯在内的许多小行星并非圆球状，而是呈细长且扭曲的不规则形状。可以看作是漂浮在宇宙中的巨大马铃薯或红薯。这些小行星绕着不规则的自转轴旋转，因此反射太阳光的面积会周期性变化。通过观测旋转的小行星，会发现其亮度呈现周期性的明暗交替，由此可以推测其自转周期。
从近期观测到的阿波菲斯亮度变化来看，其自身的自转周期长达约260小时，但自转轴发生扭曲导致整个小行星震颤的进动周期约为27小时，非常短。阿波菲斯正在以相当快的速度翻滚（Tumbling）。
如果小行星这样翻滚震颤，预测其未来的轨道就会变得更加困难。小行星虽然受到太阳引力约束，但也受太阳光的影响。吸收了太阳光的小行星会将吸收的能量以热辐射的形式再次释放。在释放热能的过程中，小行星会获得反方向的一种推进力，这被称为“雅科夫斯基效应（Yarkovsky effect）”。小行星面向太阳的白天部分和背对太阳的夜晚部分表面温度不同，最终向外辐射的热能量多少也不同。这种不对称性会持续影响小行星的轨道。
2014年造访67P彗星的罗塞塔（Rosetta）探测器，捕捉到了彗星表面因太阳光照射而经历雅科夫斯基效应所产生的动态变化。彗星表面冰层在阳光下融化，频繁喷射出强烈的喷流。此外，热量和辐射能导致彗星峭壁崩塌、岩石位置移动等，观测到了大小不一的地形变化！在空无一人的彗星上，到底是谁搬动了石头？罪魁祸首正是太阳光引起的热辐射。对比仅间隔1~2年拍摄的67P彗星同一区域，可以确认明显的地理变化。即便是彗星，也需要不断更新地图。
问题在于，阿波菲斯并不是圆球状，而是严重扭曲且形状复杂的石头。加之阿波菲斯正在高速翻滚，时刻都在改变受光的面积，最终导致估算它每一刻受到的雅科夫斯基效应的方向和程度变得极其棘手。
此外，即便不直接撞击地球，近距离掠过地球本身也会对阿波菲斯的轨道产生巨大影响。就像探测器利用木星引力进行轨道转换（飞掠）一样，阿波菲斯也可能因地球引力而获得或损失速度。近距离掠过地球虽暂时免于撞击，但由于轨道会发生巨大改变，后续的轨道追踪将变得更加困难，这令人十分不安。
有趣的是，2013年通过阿雷西博（Arecibo）射电望远镜观测阿波菲斯的形态发现，它不仅是细长的马铃薯状，还被认为像67P彗星一样，是两个团块粘连在一起的“双瓣（Double lobe）”形态。如果阿波菲斯确实是两个小团块粘在一起，预测其未来将更加困难。当它经过地球附近时，受地球强引力影响，表面可能会发生大小不一的崩塌和滑坡。此时，部分地形的崩塌可能会使小行星形态发生巨大变化。如此一来，受太阳光照射的表面积会发生剧烈变化，从而导致预测其后续受到的雅科夫斯基效应影响更加困难。
此外，如果是这种双瓣形态，若在不久的将来确定阿波菲斯构成现实威胁并需要守护地球时，将是一个大问题。如果像电影《绝世天劫》或《末日救世主》那样尝试向小行星投掷炸弹或施加巨大冲击来改变轨道，双瓣形态的小行星可能会断成两截。那样一来，各瓣的去向将更难追踪，可能会导致意想不到的灾难性后果。为了拯救地球而进行的计划，反而可能将地球带向灭亡。
正是由于这些复杂因素，包括阿波菲斯在内的地球威胁小行星，其预估轨道每当反映新的观测结果时，都会发生巨大变化。因此，为了最准确地监测阿波菲斯的预估轨迹，必须在2029年它擦身而过时进行持续的雷达观测，且如果可能的话，直接派遣探测器实地探测，准确掌握其组成成分和地形图。韩国正在筹备雄心勃勃的计划，准备进行这一大胆的探索。
既然没有远距离飞行技术，那就去迎面而来的天体！
恰逢2029年阿波菲斯近距离掠过地球，这可以作为非常棒的宇宙探测舞台。近期，韩国航空宇宙研究院（KARI）和韩国天文研究院（KASI）开始认真考虑向阿波菲斯派遣探测器的计划。作为宇宙开发的后来者，坦白来说，韩国目前还未积累足够的经验，无法像美国或欧洲那样将探测器精确地送往木星之外的彗星或太阳系边缘的冥王星以外。虽然通过惊人的发展，我们已经能够将许多运载火箭和人造卫星送入地球低轨道，但跳过中间阶段直接向深空探测转型是不现实的目标。
从这个角度看，阿波菲斯对于像韩国这样的宇宙开发后进国来说，是非常值得感谢且有趣的天体。因为它不需要我们飞向遥远的深空，而是天体会自动飞到地球近前。甚至比月球更近，距离达到地球静止轨道卫星的水平！这种距离，以韩国目前的航天技术完全是可以尝试的。
当然，比起仅仅将卫星安置在目标轨道上，将探测器安全送达高速飞过地球的小行星身旁要难得多。但是，相比“立即将探测器送往火星”或“我们也去冥王星”这类无理的目标，这显然是更合理且具有可行性的有趣计划。
目前，小行星探测在太阳系探索和资源开发领域已成为热门。日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）的“隼鸟2号”探测器曾在2018年接近近地小行星“龙宫（Ryugu）”并成功采集了样本。两年后的2020年9月，装载样本的密封舱安全返回地球，降落在澳大利亚沙漠。近期日本研究人员宣布，在龙宫小行星样本中发现了关于地球水之起源的线索，这是此前彗星探测中未能找到的。2020年10月，NASA的“奥西里斯-雷克斯（OSIRIS-REx）”探测器接触了小行星“贝努（Bennu）”的表面，采集了因撞击而弹出的样本，密封舱预计将于2023年返回地球。
正如所见，小行星探测迎来了新篇章。保留着太阳系初期物质的小行星，不仅能提供关于太阳系形成和起源的科学线索，还因蕴含地球上稀有的矿物和金属，被视为多种资源的宝库。因此，目前许多企业甚至计划将小行星移至地球附近轨道，通过持续开采获取资源。正因如此，小行星探测作为21世纪宇宙探索的新主角备受瞩目。
何况不是其他小行星，而是几年前起就被认为可能在未来毁灭地球的可怕存在——阿波菲斯，这该是多么迷人的探索！为了在不久的将来确定阿波菲斯确实构成现实威胁时，地球能以何种方式生存，我们需要制定精细计划：是向小行星发射导弹，还是派遣探测器利用引力改变其轨道？这一切的前提是掌握阿波菲斯的准确特征并绘制其地图。总之，如果韩国的阿波菲斯探测计划在2029年能够如愿成功，这将成为人类为了在现实威胁中生存而进行的、最迷人的地球防御演习项目。
真正重要的其实是……
在此我想提出一个重要的问题。如果计划顺利，2029年韩国的阿波菲斯探测器成功升空，国内的许多媒体很可能只会宣扬“我们终于也进入宇宙了”这类口号。当然，“终于我们也参与了”发达国家垄断的宇宙开发领域这一事实本身确实引人入胜。尤其是在激发起普通民众所谓的“国家自豪感”，从而为韩国宇宙开发的必要性和巨额预算投入寻求共识，这确实是不错的策略。但是，仅仅这样就够了吗？
美国社会学家多萝西·内尔金（Dorothy Nelkin）曾在《科学的推销（Selling Science）》一书中指出，将科学仅仅视为国与国之间的速度竞争、奥运比赛一样来看待是不正确的。我也同样认同这一担忧。将科学探索的过程仅当作体制竞争或民族情绪的宣泄，并以此狂热，难道不是半个世纪前阿波罗登月竞赛时代那种陈旧、不合时宜的思维吗？
美国从1969年阿波罗11号开始，共六次将本国航天员送上月球表面。乍一看，登月似乎是研究航天工程和月球地质学的纯科学探索，但实际上并非如此。审视当时美国政府和民众对待阿波罗探测的方式，可以看出……