2029 年 4 月 13 日，一颗由冰构成的且长度超过埃菲尔铁塔的小行星，将会以每秒 30 千米的速度掠过地球同步卫星所经过的轨道范围。在接下来的十年里，它将成为距离地球最近的大型小行星之一。
对 99942 小行星（又名阿波菲斯，埃及神话中的混沌之神）的观测显示出，它将会在 2029 年飞过引力锁眼。引力锁眼是地球引力场中的一个区域，该区域会在下一次小行星接近时改变它的运行轨迹。2036 年，将有可能发生一场灾难性的大碰撞。
值得庆幸的是，最近的观测已经证实这颗小行星会在 2029 年以及 2036 年平安无事地经过地球。尽管如此，大多数科学家依然认为要尽早考虑应对策略，以防小行星撞击地球。
目前，麻省理工学院的研究人员们已经设计出了一种应对框架，用于确定何种方法在应对来袭的小行星时胜算最大。他们的决策方法考虑到了小行星的质量和动量、与引力锁眼的接近程度以及科学家们对即将发生的碰撞的预警时间。所有这些因素都含有几分不确定性，研究人员需要把这些不确定性同样考虑进来，才能确定针对某一小行星的最佳应对方案。
研究人员将他们的方法应用到了阿波菲斯与贝努之上，后者是另一颗近地小行星。美国宇航局 OSIRIS-REx 探测器的目标正是小行星贝努，该任务计划在 2023 年将贝努表面的物质样本送回地球。麻省理工学院的学生们还为本次任务设计了一个叫做 REXIS 的设备，该设备将会用于测量小行星表面化学成分的丰富程度。
本月发表在《宇航学报》杂志的一篇论文指出，研究人员使用决策图列出了应对小行星阿波菲斯以及贝努的最有可能成功的方法。在各种情形中，研究人员都考虑到了这两颗小行星有可能飞向引力锁眼的情况。他们表示，这个方法可以帮助我们设计出最佳的解决方案，进而促使对于地球具有潜在威胁的近地小行星偏离碰撞轨道。
柏相旭是该论文的第一作者，曾在麻省理工学院航空与航天系取得硕士学位。他表示，“当小行星已经通过引力锁眼并撞向地球时，人们大多才考虑最终的解决方案。但我还是对在撞击前就阻止其通过引力锁眼这一研究方向更感兴趣。这就像我们主动出击一样，不会造成太多的负面影响。”
柏相旭的合作作者还包括来自麻省理工学院的奥利佛 · 德 · 韦克、杰弗里 · 霍夫曼、理查德 · 宾采尔以及大卫 · 米勒。
让一颗行星杀手偏离碰撞轨道
2007 年，美国宇航局在呈给美国国会的报告中总结道，如果小行星向着地球袭来，那么使其偏离碰撞轨道的最有效的方法就是发射核弹。尽管地球有可能会遭遇核辐射的危险，但是爆炸所产生的力量却可以将小行星清出碰撞轨道。在行星防御界，使用核武器应对小行星撞击仍然存在着争议。
第二种最优办法是发射“动力撞击器”，它可以是一艘飞船、一枚火箭或者其他发射物。如果发射方向准确、速度合适，那么撞击器将会与小行星发生碰撞，并将其动量转移走一部分，从而使小行星偏离碰撞轨道。
柏相旭表示，“这与打台球有着相似的物理学原理。”
然而，航空航天工程系统教授奥利佛 · 德 · 韦克表示，想要使动力撞击器取得成效，我们就必须 “尽可能地去详细” 了解小行星的情况，例如质量、动量、运行轨迹以及表面构成。这就意味着，在设计拦截方案时，科学家以及任务规划者需要将不确定性因素考虑在内。
奥利佛 · 德 · 韦克还说道，“如果说任务成功的可能性有 99.9% 或只有 90%，两者间的差距很重要吗？当我们要去拦截一颗对地球有潜在威胁的行星杀手时，你最好觉得这是一件严肃的事。因此，根据不同等级的不确定性的功效来制定方案时，我们必须要多加留意。之前，还从来没有人利用过这种方式来看待问题。”
关闭引力锁眼
柏相旭和同事们开发了一个模拟代码，用于在了解小行星的不确定因素后，挑选出胜算最大的拦截任务。
他们所考虑的任务中包括一个基本的动力撞击器，该装置作为一个发射体可以使小行星偏离碰撞轨道。该任务还需要发射其他的装置，比方说要对小行星进行先期测量的探测器，这样我们就能对之后发射的动力撞击器进行更精确的调校。或者说，我们可以发射两个探测器，一个用于测量，另一个用于小幅度地修正小行星的轨道。之后，在我们有更大的把握时，再发射动力撞击器，使小行星彻底偏离撞击轨道
研究人员将诸如小行星的质量、动量以及轨迹这样的特定变量输入到模拟程序中，同时他们还考虑到了这些变量中的不确定因素的影响范围。最重要的是，他们也考虑到了小行星与引力锁眼间的距离，以及其穿过锁眼前所留给科学家们的时间。
柏相旭表示，“锁眼就像一道门，一旦打开，小行星很可能会在不久之后撞击地球。”
我们仅知道几个小行星的引力锁眼与地球引力锁眼的相对位置，小行星阿波菲斯和贝努便是其中之二。因此，研究人员用这两颗小行星进行了模拟。他们模拟了每颗小行星与其各自锁眼的距离，并同时计算出了距 “安全港” 区域的距离。在这一区域中，小行星必然会偏离碰撞轨道，从而避免与地球相撞或落入附近的任何引力锁眼。
之后，研究人员根据科学家们所需的准备时间，对三项拦截小行星胜算最大的主要方案进行了评估。
例如，假设小行星阿波菲斯会在五年或五年多之后通过引力锁眼，那么在发射主要的动力撞击器之前，我们就有足够多的时间来发射两艘探测器。一艘用于测量小行星的相关数据，一艘用于试探性地小幅度改变其轨道。如果小行星会在两到五年内通过引力锁眼，那么我们也许有时间来发射一艘探测器用于测量任务，从而在发射撞击器改变小行星的轨道前调整大型发射体的参数。柏相旭表示，如果小行星阿波菲斯在一年或更短的时间之内来袭地球，那一切的工作都太迟了。
柏相旭还说道，“即便是最重要的撞击器也有可能在这段时间里到达不了小行星。”
贝努就是一个相似的例子，因为科学家们对其物质构成了解得稍多一些，所以在发射撞击器之前发射探测器或许并不是一件必要的事情。
在团队的模拟工具的帮助下，柏相旭计划在未来对其他方案的成功几率进行评估。
柏相旭还说道，“除了改变发射体的大小之外，我们还可以改变发射的次数，并且发射多艘小型飞船逐一与小行星进行碰撞。我们也可以从月球上发射撞击器，或者直接将报废的卫星用作动力撞击器。我们已经开发出了一种用于制定相关方案的决策图。”
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