[비즈한국] 3月25日，韓國航天戰略報告會在全南高興郡羅老航天中心舉行。文在寅總統在致辭中提到了一項有趣的內容。
“針對2029年接近地球的小行星‘阿波菲斯’（Apophis），我們將對其可行性進行評估，並制定相關的探測計劃。”
不同於以往“將致力於宇宙開發”、“我們也一定要去月球”等模糊的表態，國家元首明確提到了“阿波菲斯”這一具體且專業的特定天體名稱，引發了廣泛關注。
“阿波菲斯”在埃及神話中是與太陽神“拉”對抗的可怕邪神。傳說太陽神拉與黑暗之神阿波菲斯每天都在進行追逐，從而形成了晝夜更替。這個名字用在那個可能在不久的將來撞擊地球的威脅性小行星身上，顯得格外貼切。
令人驚訝的是，韓國目前正在制定一項規模宏大的探測計劃，打算在2029年阿波菲斯近距離掠過地球時，抓住機會派遣探測器進行探測。這不僅是一個簡單的藍圖，韓國國內的研究人員實際上已經開始為“阿波菲斯”探測專案進行各種準備工作。阿波菲斯真的會撞擊地球嗎？韓國真的能向那個可怕的傢伙派遣探測器嗎？
目前研究團隊正在制定向2029年接近地球的小行星阿波菲斯派遣探測器的計劃。韓國的小行星探測真的能成功嗎？
首先，地球似乎是幸運的
在小行星中，軌道與地球軌道重疊、且若運氣不佳可能與地球發生碰撞的小行星被稱為近地天體（NEO）。特別是當其最接近地球軌道時距離小於0.05AU（即地月距離的20倍以內）、且亮度高於22星等、直徑較大的小行星，會被專門歸類為“地球威脅天體”。雖然小型小行星碎片在接近地球時大多會在大氣層中燃燒殆盡，無需擔心，但直徑超過100米左右、亮度高於22星等的小行星，則可能對地球構成致命威脅。迄今為止，已確認的此類潛在威脅天體超過2000個。
竟有如此多的小天體覬覦著地球！由於每天過著平靜的生活，我們很容易忘記宇宙之外存在著威脅地球的實體。但實際上，地球所面臨的風險遠比我們想象的要多。可以說，我們能活到現在，全靠每天僥倖躲過了危險。
99942號阿波菲斯是其中最廣為人知的典型代表。2004年首次發現的阿波菲斯直徑約300米，是一塊比63大廈還要巨大的“石頭”。地球威脅小天體的危險程度以撞擊機率和運動能量為基準，分為1到10級，這種評估方式被稱為“都靈指數”。2004年剛被發現時，阿波菲斯被預測在2029年有2.7%的機率與地球相撞，它是首個都靈指數達到4級的小行星。因此，阿波菲斯被稱為可能給地球帶來最現實災難的可怕存在。它彷彿是埃及神話中帶來黑暗的神阿波菲斯以天體的形式重現。如果阿波菲斯真的撞擊地球，雖然不至於達到導致恐龍滅絕的級別，但也必將造成極其慘烈的後果。根據NASA的預測，如果阿波菲斯撞擊地球，其破壞力將超過廣島原子彈的10萬倍，導致全球動盪。
所幸，隨著後續觀測的持續進行，關於阿波菲斯未來執行軌道的預測也在不斷更新。2004年12月透過持續的雷達觀測，最初公佈的2029年撞擊風險已被排除。然而，隨後又出現了其可能在2036年和2068年撞擊地球的推測，讓地球人倍感不安。不過幸運的是，目前可以稍微安心了。根據2021年3月透過更廣泛雷達資料更新的分析結果，在至少未來100年內，即2068年之後，阿波菲斯直接撞擊地球的可能性幾乎為零（幾億分之一的級別）。
曾被預測在2029年撞擊地球的那一天（4月13日），阿波菲斯將非常靠近地球。它將以距離地球僅3.2萬公里的距離掠過，這甚至比環繞地球執行的靜止軌道衛星還要靠近地球！竟有小行星比人類發射的衛星更靠近地球！它近到用雙筒望遠鏡就足以看清其模樣。如果天氣條件允許，其最大視星等可達3等，在亞洲地區甚至能用肉眼觀測到。雖然幸運的是它不會直接撞擊地球，但如果運氣不好，部分人造衛星可能會因阿波菲斯的引力導致軌道發生輕微偏離。總之，根據目前最新的監測結果，地球在未來100年內應該是安全的。當然，這種樂觀的預測何時會被推翻也未可知。
為什麼預測總是變來變去？
那麼，為什麼預測會不斷變化呢？我們能夠安心相信守護地球的天文學家的預測嗎？
包括阿波菲斯在內的許多小行星並非圓球狀，而是呈細長且扭曲的不規則形狀。可以看作是漂浮在宇宙中的巨大馬鈴薯或紅薯。這些小行星繞著不規則的自轉軸旋轉，因此反射太陽光的面積會週期性變化。透過觀測旋轉的小行星，會發現其亮度呈現週期性的明暗交替，由此可以推測其自轉週期。
從近期觀測到的阿波菲斯亮度變化來看，其自身的自轉週期長達約260小時，但自轉軸發生扭曲導致整個小行星震顫的進動週期約為27小時，非常短。阿波菲斯正在以相當快的速度翻滾（Tumbling）。
如果小行星這樣翻滾震顫，預測其未來的軌道就會變得更加困難。小行星雖然受到太陽引力約束，但也受太陽光的影響。吸收了太陽光的小行星會將吸收的能量以熱輻射的形式再次釋放。在釋放熱能的過程中，小行星會獲得反方向的一種推進力，這被稱為“雅科夫斯基效應（Yarkovsky effect）”。小行星面向太陽的白天部分和背對太陽的夜晚部分表面溫度不同，最終向外輻射的熱能量多少也不同。這種不對稱性會持續影響小行星的軌道。
2014年造訪67P彗星的羅塞塔（Rosetta）探測器，捕捉到了彗星表面因太陽光照射而經歷雅科夫斯基效應所產生的動態變化。彗星表面冰層在陽光下融化，頻繁噴射出強烈的噴流。此外，熱量和輻射能導致彗星峭壁崩塌、岩石位置移動等，觀測到了大小不一的地形變化！在空無一人的彗星上，到底是誰搬動了石頭？罪魁禍首正是太陽光引起的熱輻射。對比僅間隔1~2年拍攝的67P彗星同一區域，可以確認明顯的地理變化。即便是彗星，也需要不斷更新地圖。
問題在於，阿波菲斯並不是圓球狀，而是嚴重扭曲且形狀複雜的石頭。加之阿波菲斯正在高速翻滾，時刻都在改變受光的面積，最終導致估算它每一刻受到的雅科夫斯基效應的方向和程度變得極其棘手。
此外，即便不直接撞擊地球，近距離掠過地球本身也會對阿波菲斯的軌道產生巨大影響。就像探測器利用木星引力進行軌道轉換（飛掠）一樣，阿波菲斯也可能因地球引力而獲得或損失速度。近距離掠過地球雖暫時免於撞擊，但由於軌道會發生巨大改變，後續的軌道追蹤將變得更加困難，這令人十分不安。
有趣的是，2013年透過阿雷西博（Arecibo）射電望遠鏡觀測阿波菲斯的形態發現，它不僅是細長的馬鈴薯狀，還被認為像67P彗星一樣，是兩個團塊粘連在一起的“雙瓣（Double lobe）”形態。如果阿波菲斯確實是兩個小團塊粘在一起，預測其未來將更加困難。當它經過地球附近時，受地球強引力影響，表面可能會發生大小不一的崩塌和滑坡。此時，部分地形的崩塌可能會使小行星形態發生巨大變化。如此一來，受太陽光照射的表面積會發生劇烈變化，從而導致預測其後續受到的雅科夫斯基效應影響更加困難。
此外，如果是這種雙瓣形態，若在不久的將來確定阿波菲斯構成現實威脅並需要守護地球時，將是一個大問題。如果像電影《絕世天劫》或《末日救世主》那樣嘗試向小行星投擲炸彈或施加巨大沖擊來改變軌道，雙瓣形態的小行星可能會斷成兩截。那樣一來，各瓣的去向將更難追蹤，可能會導致意想不到的災難性後果。為了拯救地球而進行的計劃，反而可能將地球帶向滅亡。
正是由於這些複雜因素，包括阿波菲斯在內的地球威脅小行星，其預估軌道每當反映新的觀測結果時，都會發生巨大變化。因此，為了最準確地監測阿波菲斯的預估軌跡，必須在2029年它擦身而過時進行持續的雷達觀測，且如果可能的話，直接派遣探測器實地探測，準確掌握其組成成分和地形圖。韓國正在籌備雄心勃勃的計劃，準備進行這一大膽的探索。
既然沒有遠距離飛行技術，那就去迎面而來的天體！
恰逢2029年阿波菲斯近距離掠過地球，這可以作為非常棒的宇宙探測舞臺。近期，韓國航空宇宙研究院（KARI）和韓國天文研究院（KASI）開始認真考慮向阿波菲斯派遣探測器的計劃。作為宇宙開發的後來者，坦白來說，韓國目前還未積累足夠的經驗，無法像美國或歐洲那樣將探測器精確地送往木星之外的彗星或太陽系邊緣的冥王星以外。雖然透過驚人的發展，我們已經能夠將許多運載火箭和人造衛星送入地球低軌道，但跳過中間階段直接向深空探測轉型是不現實的目標。
從這個角度看，阿波菲斯對於像韓國這樣的宇宙開發後進國來說，是非常值得感謝且有趣的天體。因為它不需要我們飛向遙遠的深空，而是天體會自動飛到地球近前。甚至比月球更近，距離達到地球靜止軌道衛星的水平！這種距離，以韓國目前的航天技術完全是可以嘗試的。
當然，比起僅僅將衛星安置在目標軌道上，將探測器安全送達高速飛過地球的小行星身旁要難得多。但是，相比“立即將探測器送往火星”或“我們也去冥王星”這類無理的目標，這顯然是更合理且具有可行性的有趣計劃。
目前，小行星探測在太陽系探索和資源開發領域已成為熱門。日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）的“隼鳥2號”探測器曾在2018年接近近地小行星“龍宮（Ryugu）”併成功採集了樣本。兩年後的2020年9月，裝載樣本的密封艙安全返回地球，降落在澳大利亞沙漠。近期日本研究人員宣佈，在龍宮小行星樣本中發現了關於地球水之起源的線索，這是此前彗星探測中未能找到的。2020年10月，NASA的“奧西里斯-雷克斯（OSIRIS-REx）”探測器接觸了小行星“貝努（Bennu）”的表面，採集了因撞擊而彈出的樣本，密封艙預計將於2023年返回地球。
正如所見，小行星探測迎來了新篇章。保留著太陽系初期物質的小行星，不僅能提供關於太陽系形成和起源的科學線索，還因蘊含地球上稀有的礦物和金屬，被視為多種資源的寶庫。因此，目前許多企業甚至計劃將小行星移至地球附近軌道，透過持續開採獲取資源。正因如此，小行星探測作為21世紀宇宙探索的新主角備受矚目。
何況不是其他小行星，而是幾年前起就被認為可能在未來毀滅地球的可怕存在——阿波菲斯，這該是多麼迷人的探索！為了在不久的將來確定阿波菲斯確實構成現實威脅時，地球能以何種方式生存，我們需要制定精細計劃：是向小行星發射導彈，還是派遣探測器利用引力改變其軌道？這一切的前提是掌握阿波菲斯的準確特徵並繪製其地圖。總之，如果韓國的阿波菲斯探測計劃在2029年能夠如願成功，這將成為人類為了在現實威脅中生存而進行的、最迷人的地球防禦演習專案。
真正重要的其實是……
在此我想提出一個重要的問題。如果計劃順利，2029年韓國的阿波菲斯探測器成功升空，國內的許多媒體很可能只會宣揚“我們終於也進入宇宙了”這類口號。當然，“終於我們也參與了”發達國家壟斷的宇宙開發領域這一事實本身確實引人入勝。尤其是在激發起普通民眾所謂的“國家自豪感”，從而為韓國宇宙開發的必要性和鉅額預算投入尋求共識，這確實是不錯的策略。但是，僅僅這樣就夠了嗎？
美國社會學家多蘿西·內爾金（Dorothy Nelkin）曾在《科學的推銷（Selling Science）》一書中指出，將科學僅僅視為國與國之間的速度競爭、奧運比賽一樣來看待是不正確的。我也同樣認同這一擔憂。將科學探索的過程僅當作體制競爭或民族情緒的宣洩，並以此狂熱，難道不是半個世紀前阿波羅登月競賽時代那種陳舊、不合時宜的思維嗎？
美國從1969年阿波羅11號開始，共六次將本國航天員送上月球表面。乍一看，登月似乎是研究航天工程和月球地質學的純科學探索，但實際上並非如此。審視當時美國政府和民眾對待阿波羅探測的方式，可以看出……