一顆百米直徑的小行星，爆炸威力是廣島原子彈的200 倍。這樣的威脅是千年一遇，聽起來是小概率，卻是實(shí)實(shí)在在的風(fēng)險(xiǎn)。未來的泛星計(jì)劃，就是要緊緊盯住每一顆與地球擦肩而過的小行星。

　　午夜，美國(guó)西南部海拔2700 多米的萊蒙山天文臺(tái)上，理查德·科瓦斯基檢查了剛拍攝的影像：在群星的背景中，一個(gè)小光點(diǎn)發(fā)生了移動(dòng)，這是一顆小行星在運(yùn)動(dòng)。此時(shí)是美國(guó)中部時(shí)間2008 年10 月6 日凌晨1 點(diǎn)半。憑借經(jīng)驗(yàn)，科瓦斯基從速度上判斷這顆星離地球很近。

　　從小行星到流星

　　萊蒙山天文臺(tái)的任務(wù)就是監(jiān)視小行星。它是卡特里娜巡天系統(tǒng)（CSS）的成員，卡特里娜由NASA設(shè)立，用于監(jiān)視地球軌道附近的小行星或者彗星，預(yù)警它們是否會(huì)撞上地球造成災(zāi)難。卡特里娜系統(tǒng)擁有3 臺(tái)望遠(yuǎn)鏡。科瓦斯基很快與另外兩個(gè)天文臺(tái)取得聯(lián)系。他們的觀測(cè)證實(shí)了科瓦斯基的發(fā)現(xiàn)：這是一顆新發(fā)現(xiàn)的小行星，而且它的軌道靠地球非常近。也就是說，它是一顆近地小行星（NEA），存在與地球相撞的可能。他們把這顆小行星的位置、觀測(cè)時(shí)間和亮度發(fā)送到國(guó)際小行星中心（MPC）的數(shù)據(jù)庫(kù)。它被命名為2008TC3。世界上任何人都可以在網(wǎng)頁(yè)上查閱到這些數(shù)據(jù)。這個(gè)發(fā)現(xiàn)并沒有讓他們特別激動(dòng)。對(duì)于科瓦斯基的同事們，發(fā)現(xiàn)NEA 已經(jīng)是家常便飯。這樣的小行星每周都能發(fā)現(xiàn)一兩顆，但大多數(shù)只是從距離地球上千萬千米的地方掠過。

　　這一次似乎有所不同。

　　幾個(gè)小時(shí)后，狀況開始變得引人注目了：它真的會(huì)撞到地球。27 份精確的軌道計(jì)算結(jié)果陸續(xù)發(fā)送到了國(guó)際小行星中心，其中有的來自專業(yè)的天文學(xué)家，也有的來自業(yè)余天文愛好者：計(jì)算行星軌道的方法已經(jīng)非常成熟，并且也不是非要超級(jí)計(jì)算機(jī)才能完成的任務(wù)。根據(jù)它的亮度來推斷，這顆小行星的直徑只有2~5 米。地球的大氣層會(huì)輕松燒掉這個(gè)尺寸的天體，它會(huì)在幾百千米上空爆裂，甚至可能連隕石也不剩下。

　　但這仍然是一個(gè)激動(dòng)人心的發(fā)現(xiàn)。至少這證明了，十幾年來人們花在監(jiān)測(cè)近地小行星上的錢沒有白費(fèi)。2002 年6 月6 日，一顆直徑10 米的小行星在地中海上空爆炸，釋放出的能量相當(dāng)于一枚中型的原子彈。在2008TC3 之前，這是小行星撞擊地球的最近一次實(shí)例。遺憾的是，那一次沒有任何人提前觀測(cè)到它。因此2008TC3 成為了小行星觀測(cè)史上的第一次。人們第一次親眼見證一顆小行星如何變成火流星，并且由國(guó)際小行星中心作了準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)：它將于10 月7 日當(dāng)?shù)貢r(shí)間早晨5 時(shí)46 分在蘇丹北部荒漠的上空與地球相撞。在望遠(yuǎn)鏡里，2008TC3迅速穿行在星空中，因?yàn)椴煌５男�轉(zhuǎn)而閃爍。19 個(gè)小時(shí)后，它準(zhǔn)時(shí)在北非的天空中變成滿月一樣明亮的火球。又過了一個(gè)小時(shí)，人們?cè)跓o人的荒野中看到了它被風(fēng)吹散的尾跡。

　　全球共同的自然災(zāi)害

　　2008TC3 的發(fā)現(xiàn)過程并不說明人類已經(jīng)能完全預(yù)測(cè)天外撞擊的危險(xiǎn)。北京天文館館長(zhǎng)，曾經(jīng)做過近地小行星觀測(cè)的朱進(jìn)認(rèn)為，2008TC3 的發(fā)現(xiàn)有很大偶然成分。萊蒙山天文臺(tái)使用的是一臺(tái)1.5 米口徑的望遠(yuǎn)鏡，使用一塊1600萬像素的CCD接收光線，它的視野能夠包含1 度大小的天空。這個(gè)尺寸并不比滿月大多少，如果每30 秒鐘曝光一次的話，一個(gè)晚上還不能覆蓋整個(gè)天空的十分之一。當(dāng)它還沒有靠近地球時(shí)非常暗淡，即使在撞擊的前一天也只不過是一顆19 等星，亮度相當(dāng)于天狼星的1 億分之一，能夠提前發(fā)現(xiàn)它非常意外。那么，如果是一顆20 米、甚至200 米大小的小行星向地球撞來，有多大的把握能夠發(fā)現(xiàn)它？要知道，一顆直徑100 米的小行星撞擊地球可能產(chǎn)生的爆炸，威力約相當(dāng)于2008TC3的3000 倍，廣島原子彈的200 倍，而這樣的撞擊每1000 年就可能有一次。而且發(fā)現(xiàn)的時(shí)間只比撞擊早一天，根本沒有時(shí)間應(yīng)對(duì)。

　　和普通的自然災(zāi)害不同，小行星撞擊的危險(xiǎn)并不像氣候變暖一樣循序漸進(jìn)，預(yù)防撞擊也不像治理洪水那樣見效明顯，它似乎過于飄渺無法捉摸。1986 年，莫斯科星球防衛(wèi)中心主任阿納托里·采特夫（Anatoly Zaitsev）向當(dāng)時(shí)的蘇聯(lián)領(lǐng)導(dǎo)人提交了一份關(guān)于地球預(yù)警的報(bào)告，但是“他們看了只是笑”，就像他們忽視過1912 年通古斯發(fā)生過的爆炸一樣。但是1989 年3 月，一顆小行星造成了短暫的恐慌——小行星Asklepios 與地球擦肩而過，最近的距離只相當(dāng)于月球軌道的兩倍。它讓人們意識(shí)到，撞擊一旦發(fā)生就是毀滅性的，而且是全球性的。Asklepios 直徑接近1 千米，撞擊煙塵可能讓地球進(jìn)入漫長(zhǎng)的冬天。這種災(zāi)難是文明毀滅級(jí)別的。像這樣有威脅的近地小行星被稱作潛在危險(xiǎn)小行星（PHA）。還有兩顆小行星可能在未來200 年之內(nèi)與地球相撞，但是這個(gè)幾率只比中幾百萬的彩票稍微大一些。

　　憑著強(qiáng)大的觀測(cè)實(shí)力，美國(guó)成為近地天體觀測(cè)的主力。1992 年，NASA 收到一份關(guān)于空間防衛(wèi)的報(bào)告，提出要在25 年內(nèi)找到并追蹤90% 直徑在1000 米以上的近地小行星。后來這個(gè)目標(biāo)被定到了2008 年之前完成。隸屬不同部門的監(jiān)測(cè)近地小行星的機(jī)構(gòu)紛紛建立，除了卡特里娜巡天系統(tǒng)，還有林肯近地小行星研究小組（LINEAR）、近地小行星追蹤（NEAT）、太空防衛(wèi)基金（Spaceguard）等。它們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了約5000 顆近地小行星和彗星，接近完成了預(yù)定任務(wù)。

　　尋找近地小行星并不只是美國(guó)人的任務(wù)。在北京的興隆，1995 年就已經(jīng)開始進(jìn)行小行星觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)了5 顆近地小行星。但是它并不屬于主要的觀測(cè)項(xiàng)目，只是在天氣狀況無法進(jìn)行其他觀測(cè)的夜晚進(jìn)行。這個(gè)項(xiàng)目于2001 年結(jié)束，這時(shí)另一個(gè)專用于近地小行星監(jiān)測(cè)的望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)在蘇皖交界洪澤湖畔的盱眙動(dòng)工。這是一臺(tái)1 米口徑的施密特式望遠(yuǎn)鏡，也就是所謂的折反射望遠(yuǎn)鏡，這種結(jié)構(gòu)可以減少成像的扭曲。自從2007 年投入使用，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了400多顆小行星，其中有1 顆近地小行星。

　　業(yè)余的天文愛好者也能參與到地球的防衛(wèi)工作。葉泉志只是中山大學(xué)本科3 年級(jí)的學(xué)生，卻已經(jīng)和臺(tái)灣中央大學(xué)天文研究所合作，使用鹿林山的望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了近地小行星2007 NL1 和彗星C/2007N3。即使你用不上望遠(yuǎn)鏡也不要緊。NEAT的巡天影像已經(jīng)在網(wǎng)上公布，你甚至可能在自己的電腦前發(fā)現(xiàn)一顆小行星，并且計(jì)算出它的軌道是否逼近地球。

　　但是，這一切和正在鋪開的泛星計(jì)劃相比起來，似乎會(huì)變得完全無足輕重。它搜尋近地小行星的能力，將比現(xiàn)在所有望遠(yuǎn)鏡加起來還要大10 倍。

　　泛星計(jì)劃時(shí)代

　　在夏威夷海拔3000 米的哈萊亞卡拉火山頂，泛星計(jì)劃的負(fù)責(zé)人約翰·湯瑞（John Tonry）站在泛星計(jì)劃完成的第一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡PS1 下。他身后的攝影師手中拿著佳能的Mark II 專業(yè)數(shù)碼相機(jī)。湯瑞指著PS1 對(duì)他說，面前的這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡也可以算作世界上最大的數(shù)碼相機(jī)。PS1 的CCD 擁有14 億像素，相當(dāng)于Mark II 的近200 倍。PS1 的口徑為1.8 米，只能算是普通大小。但是它擁有驚人的像素，正是為了迅速地搜尋小行星。

　　泛星計(jì)劃（PAN-STARRS），全稱為全景巡天望遠(yuǎn)鏡與快速反應(yīng)系統(tǒng)。它的視場(chǎng)寬廣，達(dá)到3 度，這個(gè)尺寸的其他望遠(yuǎn)鏡都無法與之比肩。它可以在一周之內(nèi)把整個(gè)天空搜尋一遍。2007 年完成的PS1只是泛星計(jì)劃的四分之一部分，另外三臺(tái)望遠(yuǎn)鏡還在資金籌備中，將在2012 年完成，4 臺(tái)望遠(yuǎn)鏡將對(duì)準(zhǔn)同一方向觀測(cè)，相當(dāng)于口徑加倍，同時(shí)又能免除影像上噪點(diǎn)的干擾。

　　和新款的數(shù)碼相機(jī)一樣，泛星計(jì)劃的望遠(yuǎn)鏡也帶有防抖系統(tǒng)——大氣的輕微擾動(dòng)可能會(huì)使星體的影像抖動(dòng)，甚至誤認(rèn)行星。為了將電子防抖的OTCCD 技術(shù)應(yīng)用到PS1 巨大的CCD 上，約翰·湯瑞花費(fèi)了不少心思。最后的解決方案是，將它劃分成60 個(gè)小塊分別使用防抖。

　　泛星計(jì)劃再也不會(huì)像NEAT 那樣要靠人工來搜尋小行星。影像會(huì)直接送到茂宜島天文臺(tái)的巨型計(jì)算機(jī)中，使用所謂MOPS 系統(tǒng)，將一切運(yùn)動(dòng)的天體，甚至亮度發(fā)生改變的天體記錄下來，然后記錄下其中的小行星。不過由于這些14 億像素的照片實(shí)在太巨大了，每一天的數(shù)據(jù)都是以T，也就是 1000Gbyte來計(jì)算的，所以這些觀測(cè)數(shù)據(jù)在處理后都會(huì)被刪除掉。但是這并不影響它的效率。泛星計(jì)劃完工后，一年之內(nèi)就可以把近地小行星的數(shù)量翻一倍。

　　泛星計(jì)劃可以把撞擊的危險(xiǎn)降低很多，另一個(gè)更強(qiáng)大的大型綜合巡天望遠(yuǎn)鏡（LSST）已經(jīng)籌劃在智利開工，它的口徑是8.4 米，CCD 更是達(dá)到32 億像素。NASA 也因此將搜尋潛在危險(xiǎn)小行星的目標(biāo)，調(diào)整到更大的范圍，包括140 米以上的小行星——它們的撞擊可能會(huì)造成地區(qū)性的災(zāi)難。

　　但是不論是泛星計(jì)劃還是LSST，所有地面的望遠(yuǎn)鏡都有一個(gè)致命的“阿基里斯之踵”——它們無法對(duì)向太陽(yáng)附近。如果有一顆小行星從太陽(yáng)附近的角度飛來，那么它們是無法被觀測(cè)到的。道理很簡(jiǎn)單：白天無法看到星星，大氣的散射會(huì)把星光遮蓋掉。除了在將來使用空間望遠(yuǎn)鏡監(jiān)測(cè)小行星，人類還想不出更好的辦法。