太空旅行指南

每颗小行星的外形都是独特的——球形、花生形、橡皮鸭子形等等。小行星在太阳系生命早期无序形成，大多位于火星和木星之间，这个区域被称为小行星带（Asteroid Belt）。大多数小行星沿着近圆轨道运行，而其余小行星的运行轨道更接近椭圆形，所以后者会与一个或多个行星的运行轨道相交。现在，我们几乎每天都会发现新的小行星，有编号的小行星已超过45万颗，还有已经观测到的几十万颗在等待最终确认。不管好莱坞的大制作电影是怎么演的，在实际飞往某颗小行星的途中，你们的舰长用不着忙着躲避不计其数的小行星，因为它们彼此之间通常相距160万千米。

近地天体^[10]（Near Earth Object）与太阳的距离基本等于地球与太阳的距离。已知的近地天体有12 000多个。其中四类近地小行星是我们未来太空旅行的候选目的地：阿莫尔型（Amor）、阿波罗型（Apollo）、阿顿型（Aten）和阿蒂拉型（Atira）小行星。阿莫尔型小行星的轨道位于火星和地球之间，比地球离太阳更远，但它们的确有时会从地球附近经过。2001年，美国国家航空航天局（NASA）的一颗卫星登陆了阿莫尔型小行星爱神星（Eros，见图1.1a）。与之相反，阿蒂拉型小行星（即地内近地小行星）位于地球轨道^[11]以内，从来都不会跑到地球轨道之外。

阿波罗型和阿顿型小行星都会与地球轨道相交。它们的轨道呈很扁的椭圆形，所以有时候比地球更靠近太阳，有时候比地球更远离太阳。

这两类小行星里，有的会极其接近地球，有的甚至还会撞击地球。例如，此类撞击曾在6 500万年前造成了白垩纪–第三纪的生物灭绝，还可能在2.5亿年前造成了更可怕的二叠纪–三叠纪大灭绝（也称“大灭亡”）。

阿波罗型和阿顿型小行星的区别在于，阿波罗型小行星围绕太阳运行一周所用的时间大于一个地球年，而阿顿型小行星的公转时间小于一个地球年。美国国家航空航天局拥有一份档案，其中包括人类在不远的将来可以访问的1 300多个近地天体，而这样的天体正在迅速增多。图

1.2总结了四类近地小行星的特征。

与未来太空旅行相关的最后一类小行星是被锁定在地球轨道上的小行星。它们的名字取自特洛伊战争中的英雄，故而被称为特洛伊小行星。火星、木星、天王星和海王星都有自己的特洛伊小行星，其他行星可能也有。

这看似违背了“行星必须能够清除其轨道上的太空碎片”这一标准，但我们有充分的理由不将这个标准应用在特洛伊小行星身上。每颗行星的公转轨道上都有这样两个点：行星引力和太阳引力的合力将小行星牢牢固定在那里。这两个点被称为L4和L5拉格朗日点，分别位于行星前方60°和后方60°。（你从编号可以推断出来，还有其他拉格朗日点，即L1、L2和L3，位于这3个点上的任意太空碎片都会被行星和太阳的引力随意地拖来拽去。）位于地球L4和L5拉格朗日点的小行星永远不会接近地球，所以地球引力无法将它们拉过来或者远远地抛出去。目前，我们知道地球有一颗特洛伊小行星，天文学家还在继续寻找其他的。

小行星的组成各不相同，值得我们去了解。较小的小行星本质上就是太空巨石，体积较大的小行星则是无数小天体经过多次撞击而成的。

撞击使体积不断变大的小行星受热熔化，进而使内部密度较大的金属（如铁和镍）沉淀到内核，较轻的岩石浮在内核上面，形成了小行星的外壳。之后，小行星冷却，凝固，把这种金属在内、岩石在外的结构最终固定下来。地球也有着类似的结构：里面是金属内核，外面主要被岩石包围。

故事到这儿还没结束。一些大型小行星在固化以后又遭到了强烈的撞击，而撞击的结果取决于小行星的体积和相对速度。有些被完全摧毁，残留的金属和岩石碎片成为更小的小行星和流星体飘浮在轨道上。

还有些被撞击时将自身的一部分喷射出去，但基本保持完整。这两种撞击都会产生大量较小的小行星和流星体。太空旅行者对此要特别留意，因为大型小行星的残留物（诸如金属内核）在地球上既有收藏价值，又有商业价值。

所有矮行星、太阳系小天体和卫星的表面仍在不断演化。固化之后，它们坚硬的表面不断受到无数流星体、太阳喷射的高速粒子（太阳风）以及太阳系外粒子（宇宙射线）的撞击和粉碎。因此，它们的表面大部分呈粉状，被称作表土（见图1.3），上面布满了陨坑（见图

1.1a）、岩石和巨砾。