朱泙漫学屠龙于支离益，殚千金之家，三年技成而无所用其巧。

昨天，NASA发射了小行星取样探测器OSIRIS-REx，前往贝努小行星（101955 Bennu）采集样本。贝努小行星的直径大约500米，其轨道介于火星和金星之间，与地球轨道相仿，但是要扁得多。整个任务大约是7年时间，2年去，2年回，中间3年是观测和取样。探测器并不在小行星表面着陆，只是在掠身而过的时候揩个油，用机械臂从其表面抓取几十克的样品。

随便谈谈这件事吧。

这次的新闻里说，“166年内撞击地球的可能性为800分之一，因此被认为对地球有潜在危害”。这种话嘛，大家随便听听就是了，不用当真，两年前的新闻里说，“科学家预测22世纪末将近距离接近地球，碰撞地球的概率为2500分之一”。看来贝努小朋友觉得自己不受重视，有些生气了，就擅自调整了轨道。NASA派个小伙伴去跟他聊几年，必然有助于平息他的怒火，也就不会捣乱了。

据项目首席科学家说，贝努小行星有可能是“信息与材料的巨大宝库”，因为这种小行星形成于太阳系的早期阶段，其中可能含有水冰与有机物质。我觉得这也就是说说而已。这么小的小行星，离太阳这么近，它的表面应该跟月球表面相仿，早就晒得干巴巴的了，都是疏松的灰土，谈什么水、冰和有机物质？如果他们打算打个很深的孔，比如说1米深，也许有点东西，但是从采样量看起来不像啊。

这次任务据说还有助于了解雅科夫斯基效应对小行星轨道的影响。自1999年以来，这个效应使得贝努小行星轨道的改变超过了160公里。听起来很了不得吧？其实这就是个无足轻重的效应，谈这个就只能说明实在是没有其他什么东西好谈了。

什么是雅科夫斯基效应？其实就是一种“光压”效应。光也有动量，照在物体上能够提供压力。今年四月份霍金宣传的“摄星计划”就是利用激光产生的光压来推动物体。太阳光当然比激光弱多了，但是也会产生光压；而雅科夫斯基效应比太阳光产生的光压还要弱很多，弱得多得多。

太阳出来暖洋洋。太阳光照在物体上，就会加热物体，但是这个加热需要时间；太阳落山了，物体就会变凉，但是也许要时间。这是因为有热容，还有热传导和热辐射，重新达到热平衡需要一个过程。“日初出沧沧凉凉，及其日中如探汤”，每天下午两三点的时候最热，凌晨三四点的时候最冷，就是这个道理。小行星在太阳的照射下，必然有些地方热，有些地方冷，因为它总是绕着太阳公转，而且自己可能会自转。热的地方发出的光比冷的地方多（我们说的其实是黑体辐射，不是可见光），这样就会导致一个微弱的推力，这就是雅科夫斯基效应。

需要注意的是，指向太阳方向的雅科夫斯基效应并不是主要作用，因为在这个方向上，有太阳的引力，有太阳光的光压力，还有微弱的雅科夫斯基效应，他们都是有心力，最终的平衡决定了小行星的公转轨道。在稳态条件下，这个轨道不会变化的。其主要作用的雅科夫斯基效应是沿着轨道运动方向。由于小行星的公转和自转，太阳照射的位置发生变化，重新建立热平衡需要时间，所以，小行星的前后表面（以行进方向为准）会有一定的温度差，这样就会因黑体辐射的差异而产生一个微弱的力。

这个力是很小很小的，我们估计一下它的大小。首先估计一下光压的大小，假设光压作用于小行星的行进方向上（实际上是垂直于此方向的）。地球轨道附近的太阳光功率大约是$1KW/m^2$，除以光速就是动量，再除以小行星的质量，就可以得到加速度，假定小行星的密度接近于岩石，也就是水的两倍左右。可以得到加速度是$3\times 10^{-12}m/s^2$，小得不得了的一个数。虽然加速度很小，但是耐不住时间长啊，一天就是86400秒，一年3000多万秒，17年下来，由此导致的距离变化大约是500公里（需要注意的是，这个变化是沿着轨道行进方向的路程差。容易估计，由于速度变化导致的公转轨道半径的变化，大约只有1公里）。新闻里说的雅科夫斯基效应只有160公里，差了3倍，这个结果有些怪，雅科夫斯基的数值显得太大了，太阳能转化为雅科夫效应的效率达到了30%。也许是光压效应的估计值小了些，但即使10%也太高了。如果小行星表面在太阳照射下升温的时间为t（比如说1小时），那么小行星就要在10t的时间里转一圈（10小时自转一圈），我觉得太快了一些。也许是新闻里的估计值太大了。具体的细节依赖于小行星的形状、表面反射率以及转动速度等等，但这些都是细节，没什么重要的。

总之，雅科夫斯基效应是非常微弱的，比微弱的太阳光压还要小很多。这个效应根本就是个微不足道的效应，大谈特谈只能说明实在是没有什么好谈的了。至于说利用这个效应来改变小行星的轨道（例如，刷点漆什么的），我只能，怎么说呢，反正只要你高兴就好了。

最后再八卦八卦这次任务的来历。

上个世纪六十年代美苏争霸的时候，航天是政治任务、是向全世界展示制度先进性的擂台，最终美国以成功登月而宣告胜利，但是登了几次以后，确实觉得这玩艺儿花钱太多，也没有实在的好处，所以就歇下来了。NASA（实际上是整个美国）没了目标，就开始玩些虚的，星球大战计划忽悠了苏联人，航天飞机计划忽悠了自己（关于这件事，可以看看费曼关于“挑战者号”失事的报告）。美国的运气好，苏联出了个最大的蠢才戈尔巴乔夫，活生生的把自己搞死了。这下美国成了全球独大的霸权，“号令天下，莫敢不从”，冷战胜利的红利吃得太爽了。“呜呼！群雄束手，长剑空利，不亦悲夫！”

当然，后来又发生了很多事情。一个重要的事情是美国终于发现，航天飞机这个科技树好像真的点歪了，既花钱又不好使，最后搞得自己还要用俄国的火箭。UAL/BOEING/LOCKHEED可以共患难而不可以同富贵，而今羽翼丰满，坐看NASA和SpaceX的笑话。

十几年前，中国开始载人航天的时候，小布什脑子一热，大手一挥，我们要再次登月！登月？谁掏钱？谁造火箭？奥巴马也不傻，上台后一杆子就把这事情推到火星上去了，我们要载人登陆火星。要说这NASA也真是实心眼，领导说登月、登火星，他琢磨着太难了，就玩个登陆小行星吧，也算帮领导一个忙吧。其实登陆小行星根本就不算事儿啊，这个难度比登月登火星差远了；再说，领导说了也就是说了，过段时间大家就忘了，NASA这样做真有点像点眼药的架势。

这次贝努探测，大概就是登陆小行星计划的一部分吧？也许就算是登陆了？只不过这次计划谈论的目标，怎么听着都不太靠谱啊，也许还有个不对外公开的计划B吧。

烈士暮年，壮心不已，但是宇宙太远，钱包太瘪，NASA也会有些着急上火吧。

廉颇老矣，尚能饭否？

“太空巴士”票价到底应该是多少钱呢？

2015-1-29 19:10

美国航天有些托大了吧？

2015-1-7 19:56

[转载]北纬42度：说说美国杯具的航天工业吧

2014-11-2 20:55

注意：初稿犯了个错误，多了个因子600，严重低估了雅科夫斯基效应。但是无论如何，这都是个很小的效应。  初稿相关内容如下：

由此导致的距离变化大约是30万公里。新闻里说的雅科夫效应只有160公里，差了两千倍，原因在于（1）小行星表面温度低，应该类似于月亮，即太阳照射部分为零上100多度，没照到的部分为零下200度；（2）主要的温度差在于正面和反面（沿着太阳方向），而前面和后面（沿着行进方向）的温度差很小。具体的细节依赖于小行星的形状、表面反射率以及转动速度等等，但这些都是细节，没什么重要的。
总之，雅科夫斯基效应是非常微弱的，比微弱的太阳光压还要小几千倍。