中科院空間中心李明濤：探索小行星防御新路徑

浩瀚的太陽系中，圍繞太陽公轉的不僅有八大行星，還有千千萬萬個頭不等、形狀各異、運行軌道不同的小行星。它們在裝點太空的同時，也帶來了撞擊地球的風險和隱患。或許有人認為擔心小行星撞地球是杞人憂天，但只要看一眼月球上大大小小的隕石坑，就知道此類事故在太空中并不是新鮮事。之所以察覺不到，是因為人類可記錄的歷史還過于短暫。

有大量證據表明，6600萬年前，一顆直徑約10公里的小行星撞擊了北美墨西哥灣。在地球上生存了1.6億年的恐龍因此滅絕。最近的一次撞擊事件發生在2013年，一顆直徑約18米的小行星在俄羅斯車里雅賓斯克地區約30公里高空爆炸，等效當量約30顆廣島原子彈，導致近1500人受傷。如果發生在人口稠密地區，后果會更加嚴重。可見，小行星防御與人類未來息息相關，因此是世界各航天大國都在開展的前沿科學研究。

如果小行星真要撞擊地球該怎么辦？科學家設計了多種辦法。第一招是使用核武器將小行星炸成碎塊，但碎塊可能還會飛向地球。第二招是用飛行器拖走，不過這對于大尺寸小行星無能為力。第三招是利用激光燒蝕小行星，這一技術尚待發展。第四招是利用萬有引力，緩慢牽引改變小行星軌道，不過需要較長預警時間。第五招是目前技術最成熟可行的手段——動能撞擊，即利用飛行器撞擊小行星，瞬間改變小行星的速度，通過時間積累逐漸偏轉小行星軌道。

美國國家航空航天局不久前利用“獵鷹9號”運載火箭成功發射了“雙小行星重定向測試任務”，這是人類首個小行星防御測試任務，是動能撞擊技術在深空環境中的首次驗證。所發射航天器重約550千克，將會在2022年10月實驗對象“迪迪莫斯”雙小行星系統接近地球時，以約6.6公里/秒的高速去撞擊這一系統中的“小月亮”。就像地球有月球，有些小行星也有自己的天然衛星。“迪迪莫斯”雙小行星系統就由一顆直徑約780米的主星和一顆直徑約160米的“小月亮”組成。這顆“小月亮”像鐘表一樣，每11小時55分鐘環繞主星運行一圈。預計撞擊后，其相對主星的繞轉周期將被縮短10分鐘左右，屆時可以通過地面望遠鏡觀測到繞轉周期的改變。

這一任務設計得相當巧妙。首先，選擇的實驗對象無論怎么受到撞擊，在未來幾百年都不可能撞擊地球，防止人類弄巧成拙，把一顆本來無害的小行星導向地球。其次，通過測量子星相對主星的繞轉周期改變量來評估撞擊效果，規避了直接測量微弱速度改變的難題。再者，撞擊窗口選擇在2022年這顆小行星距離地球僅1100萬公里處，可以利用地面光學和雷達望遠鏡對撞擊過程進行全程監測。與此同時，這一任務還計劃開展柔性太陽能帆板、新型電推進系統等多項新技術試驗，為未來深空探索積累寶貴的技術經驗。

小行星撞擊是全人類共同面對的重大潛在威脅，我國政府和科學家同樣高度重視，將論證建設近地小行星防御系統作為未來重要航天項目之一，并提出了“以石擊石”“末級擊石”等中國特色的小行星防御方案。期待未來，中國能夠為防御小行星撞擊、保護地球家園貢獻更多智慧和力量。