小行星撞擊防御計(jì)劃有多牛 中國(guó)版地球防御方案揭曉。中國(guó)正在規(guī)劃通過(guò)撞擊改變小行星軌道,驗(yàn)證防御地球的可行性。從科幻小說(shuō)到災(zāi)難電影,“小行星撞擊地球”一直是熱門題材,但在現(xiàn)實(shí)世界中,應(yīng)對(duì)小行星威脅仍需科學(xué)家一步步展開(kāi)驗(yàn)證。
在第三屆深空探測(cè)天都國(guó)際會(huì)議上,中國(guó)探月工程總設(shè)計(jì)師吳偉仁介紹稱,中國(guó)正計(jì)劃對(duì)一顆小行星實(shí)施動(dòng)能撞擊演示驗(yàn)證任務(wù),以檢驗(yàn)小行星防御方案的可行性。這項(xiàng)任務(wù)擬采用“伴飛+撞擊+伴飛”的模式,發(fā)射觀測(cè)器和撞擊器。觀測(cè)器將先期抵達(dá)目標(biāo)小行星進(jìn)行詳細(xì)觀測(cè),獲取其特性參數(shù),隨后撞擊器對(duì)小行星實(shí)施高速撞擊。整個(gè)過(guò)程將通過(guò)天地聯(lián)合方式,采用近距離高速成像等技術(shù),開(kāi)展小行星軌道、形貌和濺射物變化觀測(cè),準(zhǔn)確評(píng)估撞擊效果。
具體來(lái)說(shuō),就是在距地球1000萬(wàn)公里左右的地方,對(duì)迎面而來(lái)的小天體發(fā)射動(dòng)能撞擊器,爭(zhēng)取能夠產(chǎn)生極大的動(dòng)能從而改變小天體的軌道。目前計(jì)劃能夠改變3到5厘米的軌道,讓小行星至少幾十年到100年之內(nèi)不能夠再撞擊到地球。
小行星探測(cè)、防御和資源開(kāi)發(fā)對(duì)于全人類具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義,也是國(guó)際社會(huì)的廣泛共識(shí)。中國(guó)將向全球伙伴發(fā)出合作倡議,在地面聯(lián)合監(jiān)測(cè)、聯(lián)合研制與載荷搭載、數(shù)據(jù)與成果共享等方面開(kāi)展積極合作。吳偉仁表示,如果全球共享數(shù)據(jù),共同掌握科學(xué)成果,最后可能得出更加精確的結(jié)論和科學(xué)認(rèn)知,這對(duì)整個(gè)人類都是有益的。
小行星撞擊試驗(yàn)的核心難點(diǎn)集中在“精準(zhǔn)”和“未知”兩大層面。首先是瞄準(zhǔn)難,小行星撞擊試驗(yàn)就像在上千萬(wàn)公里外打蒼蠅,而且小行星與地球都在高速運(yùn)動(dòng)。試驗(yàn)航天器需要在太空中飛行數(shù)月甚至數(shù)年,期間還要不斷修正軌道,最終精準(zhǔn)撞上直徑僅幾百米的小行星,誤差必須控制在幾十米內(nèi),難度遠(yuǎn)超地球上的遠(yuǎn)程射擊。
其次是效果預(yù)測(cè)難,不知道小行星有多硬。人類對(duì)小行星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)幾乎是盲猜,它可能是實(shí)心巖石,也可能是松散的“碎石堆”。如果是前者,撞擊可能像雞蛋碰石頭,只能輕微改變其軌道;如果是后者,撞擊力可能被分散,甚至讓小行星碎裂成多塊,反而增加風(fēng)險(xiǎn)。試驗(yàn)前無(wú)法100%確定目標(biāo)的硬度,導(dǎo)致軌道偏轉(zhuǎn)效果難以精準(zhǔn)預(yù)測(cè)。
近年來(lái),中國(guó)國(guó)家航天局相繼啟動(dòng)了近地小行星探測(cè)計(jì)劃和小行星防御等工程論證和實(shí)施。2021年,《中國(guó)的航天》白皮書明確提出“論證建設(shè)近地小天體防御系統(tǒng)”。2025年5月29日,天問(wèn)二號(hào)探測(cè)器成功發(fā)射,目標(biāo)是對(duì)近地小行星2016HO3進(jìn)行采樣返回,其后對(duì)主帶彗星311P開(kāi)展伴飛探測(cè)。
目前,中國(guó)科學(xué)家已從監(jiān)測(cè)預(yù)警、在軌處置、體系應(yīng)對(duì)等方面提出了建設(shè)相對(duì)完善的近地小行星探測(cè)防御體系戰(zhàn)略構(gòu)想。構(gòu)建精準(zhǔn)預(yù)警、常態(tài)運(yùn)行的天地一體化協(xié)同監(jiān)測(cè)預(yù)警體系,形成多口徑搭配、多功能結(jié)合、高效協(xié)同的地基監(jiān)測(cè)網(wǎng),滿足日常編目、威脅預(yù)警、短臨預(yù)報(bào)等任務(wù)場(chǎng)景需求。此外,中國(guó)還將在軌處置方面形成“動(dòng)能撞擊為主、多技術(shù)互補(bǔ)”的處置能力,研制多種手段的處置航天器和在軌評(píng)估航天器,建立近地小行星防御任務(wù)庫(kù)。
除了中國(guó)之外,美國(guó)、歐洲、日本等國(guó)家和地區(qū)也開(kāi)展了各自的小行星探測(cè)和防御計(jì)劃。近地小行星對(duì)地球構(gòu)成直接威脅,聯(lián)合國(guó)大會(huì)宣布2029年為“認(rèn)識(shí)小行星和行星防御國(guó)際年”。據(jù)NASA近地天體研究中心數(shù)據(jù),目前已發(fā)現(xiàn)逾3.6萬(wàn)顆近地小行星。2013年,一顆“超級(jí)火流星”在俄羅斯車?yán)镅刨e斯克上空爆炸,釋放能量相當(dāng)于44萬(wàn)噸TNT炸藥爆炸,是自1908年通古斯大爆炸以來(lái)釋放能量最多的小行星撞擊事件。
太陽(yáng)系有數(shù)十億顆小行星,它們是太陽(yáng)系形成與演化的“活化石”,通過(guò)熔解、分化和火山活動(dòng)留下了印記,這些印記對(duì)于理解巨型行星的形成過(guò)程至關(guān)重要。一些含有有機(jī)化合物的小行星可能為早期地球帶來(lái)了生命所需的原料,對(duì)研究地球生命起源具有重要意義。此外,小行星富含鐵、鎳、鉑族金屬以及水冰等資源,具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
近地小行星防御是全人類共同的事業(yè),國(guó)際社會(huì)普遍高度重視。2009年起,聯(lián)合國(guó)外空委定期舉辦國(guó)際行星防御大會(huì),2014年正式成立“國(guó)際小行星預(yù)警網(wǎng)(IWAN)”和“空間任務(wù)規(guī)劃咨詢小組”。中國(guó)已于2018年加入“空間任務(wù)規(guī)劃咨詢小組”,并積極參與相關(guān)活動(dòng)。
自上世紀(jì)90年代開(kāi)始,美國(guó)、日本、歐空局開(kāi)展了多次小行星探測(cè)、防御與資源勘察任務(wù),取得了一系列重大科學(xué)發(fā)現(xiàn),并證明動(dòng)能撞擊技術(shù)可有效改變小行星軌道。例如,日本在2003年發(fā)射的“隼鳥(niǎo)1”號(hào)探測(cè)器首次實(shí)現(xiàn)小行星采樣返回,2014年發(fā)射的“隼鳥(niǎo)2”號(hào)探測(cè)器更是取得了歷史性成功,取回的樣本揭示了太陽(yáng)系早期信息和生命起源的線索。
NASA在2022年9月成功實(shí)施“雙小行星重定向測(cè)試”(DART)任務(wù),利用航天器撞擊將一顆距離地球約1140萬(wàn)公里的小行星推離軌道,驗(yàn)證通過(guò)動(dòng)能撞擊的方式偏轉(zhuǎn)近地小行星的可行性。在此背景下,歐航局的“赫拉”航天器于2024年10月7日發(fā)射升空,目的在于“回訪”被撞擊過(guò)的小行星“迪莫弗斯”并進(jìn)行深度探測(cè),觀測(cè)撞擊坑并測(cè)量小行星的質(zhì)量等,從而完善動(dòng)能撞擊行星防御方案。
NASA還探討過(guò)其他類型的小行星防御設(shè)想,如“引力牽引器”和核裝置引爆等方法。這些方案旨在通過(guò)不同方式使近地小行星偏離原定軌道,或?qū)⑵湔ǔ刹粫?huì)威脅地球安全的碎片。