防止 “隱身” 小行星撞地球，是杞人憂天嗎？（下）

鞠強

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《獨行月球》就以小行星威脅地球為背景——在電影一開始，科學家發(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 年的車里雅賓斯克事件，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的框架下成立了國際小行星預警網(wǎng)（IAWN），我國于2018 年2 月作為正式成員加入了這個網(wǎng)絡。

現(xiàn)實中，世界上多個國家和地區(qū)都已經(jīng)開展了對小行星的監(jiān)測， 并逐步建立起監(jiān)測網(wǎng)絡。比如美國在1992 年就啟動了近地小行星監(jiān)測預警項目，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)。

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

《獨行月球》設(shè)定的時間背景大約在21 世紀30 年代，此時中國是執(zhí)行“月盾計劃”的主力，現(xiàn)實中，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，“中國復眼”二期在重慶啟動。

“中國復眼”的全稱為超大分布孔徑雷達高分辨率深空域主動觀測設(shè)施項目，項目二期由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，能夠發(fā)射電磁波探測小行星并接收回波。因為天線的排布方式類似昆蟲的復眼，因此被稱為“中國復眼”。

“中國復眼”項目分三期建設(shè)，二期建成后，可以對千萬千米以外的小行星進行探測和成像，而在三期建成后，將把探測范圍擴大到1.5 億千米（1AU）。

在天基觀測方面，我國科學家也提出了“地球領(lǐng)航軌道”天基監(jiān)測預警望遠鏡的想法。這個計劃是在太空中部署望遠鏡，當小行星從太陽一側(cè)方向接近地球時，可以補償?shù)孛婀鈱W望遠鏡的盲區(qū)，及時發(fā)出預警。

探測并發(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)階段實施難度較大，風險也較大；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，以這一思路為指導的研究相對成熟，正在進行中。

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)評估計劃”（AIDA）。作為計劃的一部分，2021 年11 月24 日，美國國家航空航天局成功發(fā)射了“雙小行星重定向測試”（DART），這是人類歷史上第一個小行星防御試驗任務，任務目標是通過動能撞擊改變小行星的軌道， 驗證小行星防御技術(shù)。

DART 的目標是一個雙小行星系統(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 按計劃撞向?qū)\小星，撞擊器的質(zhì)量為550 千克，撞擊相對速度為6.6千米/ 秒。根據(jù)預想，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)地面觀測設(shè)備和小衛(wèi)星收集的數(shù)據(jù)，這次撞擊實現(xiàn)了預期目標，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給出的宣傳主題是“為恐龍復仇”，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。

事實上，孿小星距離地球1 100 萬千米，科學家選擇這樣一個遙遠的目標，在于確保這顆本來就不會威脅地球的小行星在被撞擊后仍然不會對地球產(chǎn)生任何威脅。

除了研發(fā)新一代觀測設(shè)備外，我國也制定了類似的動能撞擊測試計劃。

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施探月工程四期、行星探測工程、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劃——中國將著手組建近地小行星防御系統(tǒng)，共同應對近地小行星撞擊的威脅，為保護地球和人類安全貢獻中國力量。具體來說，中國計劃在2025 年或2026 年開展一次技術(shù)試驗，對某一顆有威脅的小行星，進行抵近觀測并實施就近撞擊。

除了相對成熟的動能撞擊方案外，我國科學家還提出了其他思路，比如“以石擊石”和“末級擊石”。所謂“以石擊石”，就是在太空中捕獲一顆較小的小行星，然后操控這個小行星去撞擊對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)域也有可觀的應用前景。

而“ 末級擊石” 指的是航天器進入深空逃逸軌道后，火箭末級與航天器不實施星箭分離，由航天器操控末級組合體撞向有威脅的小行星，從而充分利用火箭末級的剩余重量，提升撞擊小行星的動量，進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仇，而是為了保護人類自己，避免毀滅性災難的發(fā)生。雖然地球曾經(jīng)遭受過不計其數(shù)的小行星撞擊，地球生命史中也反復上演著毀滅和重生的故事，但在迄今為止人類文明的時間尺度上，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階段，未來發(fā)展成熟后，將為人類打造一塊強大的盾牌，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。