不尋常的星際來客 —— 小行星

本刊綜合

2022年4月24日（中國航天日），中國國家航天局表示，我國將著手組建近地小行星防御系統(tǒng)。

5月，美國國家航空航天局（NASA）近地天體研究中心稱，小行星7335（1989 JA）在本月27日與地球“擦肩而過”。

7月下旬，中國科學(xué)院紫金山天文臺發(fā)現(xiàn)兩顆近地小行星——2022 OS1和2022 ON1。

8月23日，灶神星表演“沖日”。灶神星、地球和太陽大體在一條直線上，地球位于二者中間。從地球上看去，灶神星達到最亮，約5.6等。

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小行星“刷屏”，引起了大家的關(guān)注。小行星是什么樣的星星？人們是如何給它們命名的？小行星家族中有哪些有意思的成員？人們?nèi)绾畏乐沟厍虮恍⌒行亲矒?？……小朋友，你們是不是對這些問題很好奇？那么，還等什么，趕緊跟著編輯姐姐一起來尋找答案吧！

小行星是怎樣的星星

除了恒星、行星、矮行星及其衛(wèi)星外，宇宙中還有眾多小天體，小行星就是其中的一種。小行星的質(zhì)量和體積都很小，它們有著不規(guī)則的外形，很多小行星共用一條軌道。

我們目前發(fā)現(xiàn)的小行星90%以上位于小行星帶上。小行星帶處于火星和木星之間，由于是小行星最密集的區(qū)域，所以也被稱為主帶。

小行星帶中占比最高的是C-型小行星，它們是含碳的小行星，主要分布在小行星帶的邊緣。小行星帶靠近內(nèi)側(cè)的地方，較為常見的是以硅質(zhì)為主要成分的S-型小行星。除了這兩種外，還有一些其他類型的小行星，比如M-型小行星，它們的核心是鐵鎳。

近日點距離太陽小于1.3個天文單位（1個天文單位約為1.5億千米）的小行星被稱作近地小行星。其中直徑在140米以上，且與地球最小交會距離在0.05個天文單位以內(nèi)的小行星是具有潛在威脅的近地小行星。它們有可能與地球“擦肩而過”，也有可能與地球“撞個滿懷”。

你知道嗎

2016年12月，聯(lián)合國大會通過一項決議，宣布6月30日為國際小行星日，旨在紀念1908年6月30日在俄羅斯西伯利亞發(fā)生的“通古斯大爆炸”事件，提高公眾對小行星撞擊危險的認識。

如何給小行星起名字

當觀測到一顆小行星后，天文學(xué)家會先給它一個臨時編號，一般由年份、字母和數(shù)字組成。當這顆小行星在多個夜晚被觀測到并被報告給國際天文學(xué)聯(lián)合會小行星中心，且它被確認是一顆新發(fā)現(xiàn)的小行星后，會得到國際統(tǒng)一格式的暫定編號。而它至少要被觀測到2次，并且其運行軌道被精確確定后，才能得到一個永久編號。至此，小行星才算被發(fā)現(xiàn)成功。

小行星被發(fā)現(xiàn)后，由發(fā)現(xiàn)者在10年內(nèi)給它命名，可以選擇地名、人名、花名等。經(jīng)國際天文學(xué)聯(lián)合會小行星中心和國際小行星命名委員會審定批準后，新發(fā)現(xiàn)的小行星便獲得了唯一的、永久的名稱。

我國天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了許多小行星，這些小行星的名稱都與中國有關(guān)。

浪漫的中國星

“地名星”：北京星、上海星、山東星、江蘇星。

“神話星”：女媧星、嫦娥星、燭龍星。

“事件星”：神舟星、奧運志愿星、北京奧運星。

“古代名人星”：張衡星、祖沖之星、孔子星、司馬遷星、李白星。

“現(xiàn)代科學(xué)家星”：李四光星、吳健雄星、錢學(xué)森星、王綬琯星、周光召星、葉培建星、孫家棟星、南仁東星、屠呦呦星。

各具特色的小行星

小行星家族龐大，目前我們發(fā)現(xiàn)了數(shù)百萬顆小行星，其中有一些很有特色的家伙。

小行星中的“金剛”

曾經(jīng)，谷神星、智神星、婚神星和灶神星是體積排名前四的小行星，被稱為“四大金剛”。2006年，國際天文學(xué)聯(lián)合會將谷神星重新定義為矮行星。

婚神星

婚神星也稱3號小行星，是德國天文學(xué)家卡爾·哈丁于1804年9月1日發(fā)現(xiàn)的。它的個頭不算小，“長相”并不好看，表面布滿坑洼，右下角有一個非常明顯的缺口，像是被咬掉了一塊，這是被其他小行星撞擊形成的。

灶神星

灶神星又稱第4號小行星，平均直徑約為525千米，是小行星帶上最亮的小行星，偶爾肉眼可見。它雖然叫“灶神星”，但名字并非源于中國的“灶王爺”，而是源于羅馬神話中掌管火種與爐灶的女神“Vesta”。

根據(jù)天文測算，灶神星公轉(zhuǎn)周期約為3.6年，與地球的會合周期約為520天，因此，大約間隔1.4年會發(fā)生一次灶神星“沖日”現(xiàn)象。

調(diào)皮的愛神星

愛神星是一顆近地小行星，形如馬鈴薯，直徑約為33千米。表面滿是碎石，凹凸不平，光度會變化，變化周期約為5個小時。

愛神星的軌道與火星的軌道像鎖鏈的兩個環(huán)一樣連接在一起。有時，愛神星會跑到小行星帶外，被發(fā)現(xiàn)時，它就在火星軌道內(nèi)，是不是很調(diào)皮？

跳“霹靂舞”的地理星

地理星的個頭很小，呈不規(guī)則的長條狀。它沒有固定的自轉(zhuǎn)軸，為了尋找平衡，它在自轉(zhuǎn)的時候會翻滾。在翻滾前進的過程中，還會不停地調(diào)整姿態(tài)和角度，表演各種各樣的翻滾動作，好像在跳霹靂舞。

擁有3顆衛(wèi)星的小行星

一些小行星有自己的衛(wèi)星，有的小行星擁有的衛(wèi)星還不止一顆呢。

小行星130 Elektra擁有3顆較小的衛(wèi)星。衛(wèi)星S/2003（130）1于2003年被發(fā)現(xiàn)；衛(wèi)星S/2014（130）1于2014年被發(fā)現(xiàn)；衛(wèi)星S/2014（130）2的寬度只有1.6千米，比130 Elektra要暗淡得多。

小行星探測行動

小行星上藏著科學(xué)家夢寐以求的東西，所以，人類探測小行星是很有必要的，也為此付出了諸多努力。

小行星的價值不小

小行星仍保留著太陽系形成之初的狀態(tài)，堪稱太陽系“化石”，對它們進行研究，有助于了解太陽系的起源和演化過程。不少小行星的表面有水存在的痕跡，地球上水的來源或許可以從小行星上找到答案。

小行星擁有豐富的自然資源，探測、開發(fā)小行星，可以為人類社會的發(fā)展服務(wù)。

專用小行星探測器

“NEAR-Shoemaker”探測器

外形：看起來就像一個小鐵盒，體積相當于一輛緊湊型小轎車。

探測對象：愛神星

執(zhí)行任務(wù)時間：1996年2月17日發(fā)射，2001年2月13日降落到愛神星上。

工作成果：確定了愛神星的大小、質(zhì)量、密度、磁場和巖石成分，并向地球傳回了大量有關(guān)愛神星的照片和數(shù)據(jù)。

“隼鳥2號”探測器

探測對象：小行星“龍宮”

執(zhí)行任務(wù)時間：2014年12月發(fā)射，2019年2月短暫登陸小行星“龍宮”，? ? ?回收艙于2020年12月返回地球?！蚌励B2號”探測器與回收艙分離后繼續(xù)太空之旅。

工作成果：采集小行星“龍宮”上的巖石樣本并帶回地球，樣本中有水合礦物質(zhì)和與生命活動密切相關(guān)的氨基酸。

“OSIRIS-REx”探測器

探測對象：小行星“貝努”

執(zhí)行任務(wù)時間：2016年9月升空，2018年8月抵達小行星“貝努”，將于2023年返回地球。

工作成果：采集小行星“貝努”表面風(fēng)化層樣品（包括塵埃和碎石），樣品量多、類型豐富。在小行星“貝努”上發(fā)現(xiàn)了水痕跡。

地球防撞大招

小行星撞地球，不僅出現(xiàn)在科幻電影里，還曾真實發(fā)生過。地球上一些巨大的隕石坑，就是它們撞擊地球留下的印記。

著名的撞擊事件

據(jù)推測，約6500萬年前，一顆直徑為10千米～30千米的小行星以每秒20千米～40千米的速度一頭扎進了地球的“懷抱”。這次猛烈的撞擊，導(dǎo)致地球長時間灰塵蔽日，地球上75%的物種包括全部非鳥恐龍，在這次滅絕事件中永遠告別了地球生命大舞臺。

1908年6月30日，俄羅斯通古斯河附近上空發(fā)生了一起驚天動地的大爆炸，沖擊波將方圓650千米內(nèi)的窗戶玻璃震碎，8000萬棵樹被焚毀。科學(xué)界普遍認為，“通古斯大爆炸”事件的“肇事者”是一顆直徑65米左右的石質(zhì)小行星。

2013年2月15日，俄羅斯的車里雅賓斯克上空劃過一顆火流星，其光芒勝過初升的太陽的光芒。這顆火流星還在空中留下了大約10千米長的煙塵軌跡，未在空中燒盡的隕石在冰凍的切巴爾庫爾湖面上砸出了一個6米寬的大坑。據(jù)估計，車里雅賓斯克的火流星事件是一顆直徑17米～20米的小行星造成的。

防撞指南

雖然目前還沒有小行星給人類致命一擊，但這事兒咱們不能賭運氣。如今，每年有大量小行星撞向地球，雖然絕大部分都在地球大氣層中分解，但我們不能忽視撞擊的風(fēng)險。面對這種威脅，我們得積極應(yīng)對。

要想知道哪些小行星可能撞擊地球，那么我們必須先發(fā)現(xiàn)它們，掌握它們的行蹤。

目前全球已建立近地小行星觀測網(wǎng)，尋找并監(jiān)視一些具有潛在威脅的小行星，往往能提前數(shù)月甚至數(shù)年預(yù)判它們何時會接近地球。監(jiān)視到具有威脅的小行星后，人類可能采取什么措施呢？

第一招：炸

利用核彈把小行星炸成碎片，這些碎片飛向多個方向，“脫靶”從而失去撞擊地球的機會?；蛘撸槠〉阶阋栽诖髿鈱又袩M。

在小行星附近引爆核武器，利用核爆產(chǎn)生的高能量射線蒸發(fā)小行星表面物質(zhì)，從而產(chǎn)生推力改變小行星的軌道。

第二招：撞

利用人造飛行器高速撞擊小行星，瞬間改變小行星的速度。如果能成功，那么隨著時間推移，小行星的軌道會逐漸偏離撞擊地球的軌道，從而消除撞擊風(fēng)險。

第三招：牽

重型飛行器盤旋在小行星前方，通過萬有引力緩慢牽引改變小行星的軌道。

第四招：燒

利用高能量激光蒸融、氣化小行星表面物質(zhì)，從而推動小行星改變軌道。

第五招：噴

利用航天器一側(cè)的電推進系統(tǒng)向小行星表面噴射高速離子流，改變小行星的速度，使小行星提前或推遲到達撞擊點，達到“脫靶”的效果。需要注意的是，在噴氣的時候，航天器也會“跑掉”，所以需要在航天器另一側(cè)也裝上電推進系統(tǒng)，反向噴射高速離子流。

這些招數(shù)大部分沒有進行驗證，目前看來都有一定的實施難度，但從原理上看，它們完全可行。

防御小行星撞擊，中國在行動！

20世紀50年代，中國科學(xué)院紫金山天文臺就開始進行近地小行星的觀測活動。1995年，中國科學(xué)院開展了名為“國家天文臺施密特CCD小行星巡天計劃”的探測項目。2010年以后，我國小行星探測駛?cè)肟燔嚨?，科學(xué)家們開展了系統(tǒng)性研究和先期技術(shù)攻關(guān)。2012年12月13日，“嫦娥二號”探測器成功實現(xiàn)與“圖塔蒂斯”小行星近距離交會并獲得清晰圖像，圓滿完成了預(yù)定任務(wù)。

2022年，國家航天局表示，我國將著手組建近地小行星防御系統(tǒng)。相信在不久的將來，我國將為防御近地小行星、保護地球和人類安全貢獻更多中國智慧、中國方案和中國力量！