小行星防御，并非杞人憂天

蘭順正 遠(yuǎn)望智庫(kù)特約研究員、中國(guó)指揮與控制學(xué)會(huì)會(huì)員

2023年中國(guó)航天大會(huì)（CSC2023）于4月23～26日在安徽省合肥市召開，空間碎片移除與小行星防御論壇作為本次大會(huì)的分論壇也于4月25日召開，再次喚起了各界對(duì)于小行星防御問題的關(guān)注。

一般而言，軌道在離太陽(yáng)1.3AU（1AU等于地球和太陽(yáng)之間的平均距離，約1.5億公里）范圍內(nèi)，離地球軌道距離小于0.3AU的小行星統(tǒng)一被稱為近地小行星，這種小行星的軌道距離地球比較近，與地球存在碰撞的可能。

小行星的碰撞可能帶來(lái)十分嚴(yán)重的后果。人們最了解的一次撞擊事件是6600萬(wàn)年前促使恐龍滅絕的希克蘇魯伯隕石，它直徑約為10公里，重約1億噸，導(dǎo)致所有非鳥類恐龍以及全球75%動(dòng)植物種滅絕。

近代以來(lái)的小行星碰撞也非個(gè)案，1908年6月30日俄羅斯西伯利亞通古斯地區(qū)發(fā)生大爆炸，毀滅了大約2000平方公里的森林。科學(xué)家們普遍認(rèn)為通古斯大爆炸是一次小行星碰撞地球事件。2013年2月15日俄羅斯車?yán)镅刨e斯克上午9時(shí)15分發(fā)生了一次隕石雨事件，隕石進(jìn)入大氣層留下約10公里長(zhǎng)的軌跡。該次事件中有1500人受傷，1000多房屋受損，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)10億盧布。2014年11月5日，內(nèi)蒙古錫林郭勒盟也發(fā)生了小規(guī)模的小行星撞擊事件。

過去，防御小規(guī)模碰撞事件主要采取地面人防工程和躲避等被動(dòng)方式，但隨著科技的進(jìn)步，如何主動(dòng)防御成為各國(guó)關(guān)注重點(diǎn)。目前主動(dòng)防御主要有三種設(shè)想，分別是利用長(zhǎng)期作用力來(lái)改變小行星軌道、利用動(dòng)能撞擊改變小行星軌道，以及核爆炸。

以長(zhǎng)期作用力來(lái)緩慢改變小行星軌道有很多手段，包括太空拖船、引力拖車、使用挖掘機(jī)使小行星損失質(zhì)量、用強(qiáng)激光照射改變小行星表面蒸發(fā)量、用表面噴漆等手段改變光壓力，等等。

核爆炸則是目前人類所能產(chǎn)生最大能量的主要手段。根據(jù)能量分析，對(duì)于預(yù)警時(shí)間很短或質(zhì)量很大的小行星威脅，目前只有核爆炸手段可以進(jìn)行防御。有研究認(rèn)為，對(duì)直徑大于600米的小行星，除了核爆炸外的其他單一手段均不能在30年內(nèi)有效改變其軌道。

用航天器動(dòng)能撞擊的方法改變軌道是目前技術(shù)可以達(dá)到的。美國(guó)的“深度撞擊”計(jì)劃于2005年7月4日成功撞擊了“坦普爾1號(hào)”彗星。美國(guó)的“雙小行星改道測(cè)試”（DART）項(xiàng)目是人類試圖改變太空天體運(yùn)動(dòng)軌跡的首次嘗試。該項(xiàng)目由美國(guó)宇航局和約翰·霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室共同主導(dǎo)，預(yù)算3.25億美元。2022年9月27日，DART航天器在離地球1140萬(wàn)公里處成功撞擊了運(yùn)行在環(huán)繞太陽(yáng)橢圓軌道上的“迪迪莫斯”系統(tǒng)主小行星“迪莫菲斯”的繞飛“小月亮”“迪莫菲斯”，使其主星軌道周期縮短了32分鐘，遠(yuǎn)超試驗(yàn)所預(yù)期的“73秒”。

中國(guó)也在努力進(jìn)軍小行星防御領(lǐng)域。2012年12月15日，中國(guó)“嫦娥二號(hào)”探測(cè)器近距離飛越小行星“圖塔蒂斯”，實(shí)現(xiàn)首次小行星飛越觀測(cè)，正式邁進(jìn)小行星探測(cè)“俱樂部”。2019年4月中國(guó)國(guó)家航天局發(fā)布《小行星探測(cè)任務(wù)有效載荷和搭載項(xiàng)目機(jī)遇公告》，確定了今后中國(guó)小天體探測(cè)器方案的探測(cè)目標(biāo)，是一顆地球共軌天體2016HO3以及小行星帶中的主帶彗星311P，并希望通過一次發(fā)射實(shí)現(xiàn)兩類探測(cè)目標(biāo)和近距、附著、采樣等三種探測(cè)模式。目前，地基監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)“中國(guó)復(fù)眼”行星雷達(dá)項(xiàng)目已經(jīng)啟動(dòng)，它分三期建設(shè)，建成后對(duì)直徑公里級(jí)的小行星探測(cè)距離將達(dá)上億公里，從而成為世界上探測(cè)距離最遠(yuǎn)的行星雷達(dá)。

2021年5月，中國(guó)的科研團(tuán)隊(duì)提出了“以石擊石”的加強(qiáng)型動(dòng)能撞擊行星防御任務(wù)概念，即，通過發(fā)射無(wú)人飛行器捕獲小尺寸小行星，或在碎石堆小行星上采集超過100噸的巖石，與飛行器構(gòu)成組合撞擊體，操控組合體撞擊對(duì)地球有潛在威脅的小行星，將其偏轉(zhuǎn)出撞擊地球的軌道。據(jù)分析，這種方法對(duì)小行星的軌道偏轉(zhuǎn)效果可提升一個(gè)數(shù)量級(jí)，為防御大尺寸潛在威脅小行星提供核爆之外的新選項(xiàng)。“以石擊石”方案還能融合小行星探測(cè)和小行星防御，在小行星科學(xué)研究方面也有較高價(jià)值。

2022年4月，中國(guó)國(guó)家航天局副局長(zhǎng)吳艷華在接受中央電視臺(tái)采訪時(shí)表示，中國(guó)正著手組建近地小行星防御系統(tǒng)。同年11月，中國(guó)探月工程總設(shè)計(jì)師吳偉仁透露，中國(guó)已在制定發(fā)展規(guī)劃，未來(lái)十年內(nèi)將實(shí)施地外小行星防御任務(wù)。

此次論壇還面向全球發(fā)布了近地小行星防御空間處置方案征集令，體現(xiàn)了中國(guó)愿與國(guó)際社會(huì)合作加強(qiáng)近地小行星聯(lián)合預(yù)警能力的態(tài)度。