防止 “隱身” 小行星撞地球，是杞人憂天嗎？（下）

鞠強(qiáng)

第一步

雖然地球被小行星撞擊是概率極小的事件，但一旦發(fā)生，就會(huì)帶來區(qū)域性或全球性的影響，甚至威脅人類的存續(xù)，因此小行星防御成為擺在人類面前的共同課題。

小行星防御的第一步是發(fā)現(xiàn)有可能對(duì)地球產(chǎn)生威脅的小行星。

2022 年暑期熱映的科幻喜劇電影《獨(dú)行月球》就以小行星威脅地球?yàn)楸尘啊陔娪耙婚_始，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了飛向地球的小行星π，引發(fā)了后續(xù)防御小行星的一系列故事。

2013 年的車?yán)镅刨e斯克事件，促使世界各國更加重視小行星的威脅。2014 年，在聯(lián)合國和平利用外層空間委員會(huì)的框架下成立了國際小行星預(yù)警網(wǎng)（IAWN），我國于2018 年2 月作為正式成員加入了這個(gè)網(wǎng)絡(luò)。

現(xiàn)實(shí)中，世界上多個(gè)國家和地區(qū)都已經(jīng)開展了對(duì)小行星的監(jiān)測(cè)， 并逐步建立起監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。比如美國在1992 年就啟動(dòng)了近地小行星監(jiān)測(cè)預(yù)警項(xiàng)目，2016年還成立了行星防御協(xié)調(diào)辦公室（PDCO）。

目前，超過98% 的近地小行星均由美國發(fā)現(xiàn)。

在對(duì)小行星進(jìn)行監(jiān)測(cè)方面，天文學(xué)家采用地基監(jiān)測(cè)為主、地基和天基監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方式。比如，美國利用地面上的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡和金石（Goldstone）行星雷達(dá)等設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在人類探索太空歷史上有重要意義的阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡由于坍塌而退役，對(duì)天文學(xué)研究包括小行星防御都是一個(gè)重大的損失。

《獨(dú)行月球》設(shè)定的時(shí)間背景大約在21 世紀(jì)30 年代，此時(shí)中國是執(zhí)行“月盾計(jì)劃”的主力，現(xiàn)實(shí)中，中國雖然在小行星防御領(lǐng)域里起步較晚，但也開始發(fā)力。

2022 年7 月，“中國復(fù)眼”二期在重慶啟動(dòng)。

“中國復(fù)眼”的全稱為超大分布孔徑雷達(dá)高分辨率深空域主動(dòng)觀測(cè)設(shè)施項(xiàng)目，項(xiàng)目二期由20 多部天線組成，每部天線孔徑為25 ～ 30 米，這些天線共同組成分布式雷達(dá)，能夠發(fā)射電磁波探測(cè)小行星并接收回波。因?yàn)樘炀€的排布方式類似昆蟲的復(fù)眼，因此被稱為“中國復(fù)眼”。

“中國復(fù)眼”項(xiàng)目分三期建設(shè)，二期建成后，可以對(duì)千萬千米以外的小行星進(jìn)行探測(cè)和成像，而在三期建成后，將把探測(cè)范圍擴(kuò)大到1.5 億千米（1AU）。

在天基觀測(cè)方面，我國科學(xué)家也提出了“地球領(lǐng)航軌道”天基監(jiān)測(cè)預(yù)警望遠(yuǎn)鏡的想法。這個(gè)計(jì)劃是在太空中部署望遠(yuǎn)鏡，當(dāng)小行星從太陽一側(cè)方向接近地球時(shí)，可以補(bǔ)償?shù)孛婀鈱W(xué)望遠(yuǎn)鏡的盲區(qū)，及時(shí)發(fā)出預(yù)警。

探測(cè)并發(fā)現(xiàn)有潛在威脅的小行星只是第一步，人類還需要采取有效的措施阻止這些小行星真正撞擊地球。

目前，科學(xué)家提出的防御思路主要有兩大類：一類是摧毀小行星，這是電影中采取的方式，但現(xiàn)階段實(shí)施難度較大，風(fēng)險(xiǎn)也較大；另一類是通過撞擊等方式使小行星的軌道發(fā)生改變，從而避免與地球相撞，以這一思路為指導(dǎo)的研究相對(duì)成熟，正在進(jìn)行中。

撞 擊

美國國家航空航天局和歐洲航天局（ESA）聯(lián)合開展了“小行星撞擊偏轉(zhuǎn)評(píng)估計(jì)劃”（AIDA）。作為計(jì)劃的一部分，2021 年11 月24 日，美國國家航空航天局成功發(fā)射了“雙小行星重定向測(cè)試”（DART），這是人類歷史上第一個(gè)小行星防御試驗(yàn)任務(wù)，任務(wù)目標(biāo)是通過動(dòng)能撞擊改變小行星的軌道， 驗(yàn)證小行星防御技術(shù)。

DART 的目標(biāo)是一個(gè)雙小行星系統(tǒng)，兩顆小行星中較大的一顆直徑約780 米，叫作“迪迪莫斯”（Didymos），較小的一顆直徑約160 米，叫作“迪莫弗斯”（Dimorphos），它們又被稱作孿大星和孿小星。

2022 年9 月12 日，探測(cè)器釋放了一顆用于收集撞擊數(shù)據(jù)的伴飛小衛(wèi)星。2022 年9 月27 日，DART 按計(jì)劃撞向?qū)\小星，撞擊器的質(zhì)量為550 千克，撞擊相對(duì)速度為6.6千米/ 秒。根據(jù)預(yù)想，撞擊將使孿小星產(chǎn)生微小的速度變化，從而影響它環(huán)繞孿大星的周期。根據(jù)地面觀測(cè)設(shè)備和小衛(wèi)星收集的數(shù)據(jù)，這次撞擊實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)，取得了圓滿成功。

深諳公眾傳播套路的美國國家航空航天局為這次任務(wù)給出的宣傳主題是“為恐龍復(fù)仇”，吸引了不少眼球，但中國古話說“冤有頭債有主”，即使小行星撞擊地球是導(dǎo)致恐龍滅絕的真正原因，也不關(guān)無辜的孿小星什么事兒。

事實(shí)上，孿小星距離地球1 100 萬千米，科學(xué)家選擇這樣一個(gè)遙遠(yuǎn)的目標(biāo)，在于確保這顆本來就不會(huì)威脅地球的小行星在被撞擊后仍然不會(huì)對(duì)地球產(chǎn)生任何威脅。

除了研發(fā)新一代觀測(cè)設(shè)備外，我國也制定了類似的動(dòng)能撞擊測(cè)試計(jì)劃。

在2021 年中國航天日（4 月24 日）， 中國國家航天局表示將論證實(shí)施探月工程四期、行星探測(cè)工程、國際月球科研站和近地小行星防御系統(tǒng)。

在2022 年的中國航天日，國家航天局給出了更清晰的小行星防御計(jì)劃——中國將著手組建近地小行星防御系統(tǒng)，共同應(yīng)對(duì)近地小行星撞擊的威脅，為保護(hù)地球和人類安全貢獻(xiàn)中國力量。具體來說，中國計(jì)劃在2025 年或2026 年開展一次技術(shù)試驗(yàn)，對(duì)某一顆有威脅的小行星，進(jìn)行抵近觀測(cè)并實(shí)施就近撞擊。

除了相對(duì)成熟的動(dòng)能撞擊方案外，我國科學(xué)家還提出了其他思路，比如“以石擊石”和“末級(jí)擊石”。所謂“以石擊石”，就是在太空中捕獲一顆較小的小行星，然后操控這個(gè)小行星去撞擊對(duì)地球有威脅的大尺寸小行星，最終使有威脅的小行星偏轉(zhuǎn)出撞向地球的軌道。

捕獲小行星不僅可以防御小行星，還可用于未來的太空采礦，在商業(yè)太空領(lǐng)域也有可觀的應(yīng)用前景。

而“ 末級(jí)擊石” 指的是航天器進(jìn)入深空逃逸軌道后，火箭末級(jí)與航天器不實(shí)施星箭分離，由航天器操控末級(jí)組合體撞向有威脅的小行星，從而充分利用火箭末級(jí)的剩余重量，提升撞擊小行星的動(dòng)量，進(jìn)而提升小行星軌道偏轉(zhuǎn)能力。

小行星防御不再是為恐龍復(fù)仇，而是為了保護(hù)人類自己，避免毀滅性災(zāi)難的發(fā)生。雖然地球曾經(jīng)遭受過不計(jì)其數(shù)的小行星撞擊，地球生命史中也反復(fù)上演著毀滅和重生的故事，但在迄今為止人類文明的時(shí)間尺度上，我們大可不必惶惶不可終日。

目前，小行星防御技術(shù)還處于論證和初步試驗(yàn)階段，未來發(fā)展成熟后，將為人類打造一塊強(qiáng)大的盾牌，讓科幻電影中的情節(jié)停留在虛構(gòu)中，避免人類重蹈恐龍的覆轍。