近日，國(guó)家航天局副局長(zhǎng)吳艷華表示，我國(guó)將著手組建近地小行星防御系統(tǒng)，組織編制近地小行星防御發(fā)展規(guī)劃，開(kāi)發(fā)近地小天體防御仿真推演軟件并組織開(kāi)展基本流程推演。爭(zhēng)取在“十四五”末期或者2025年、2026年實(shí)施一次對(duì)某一顆有威脅的小行星，既進(jìn)行抵近觀測(cè)，又實(shí)施就近撞擊，就改變它軌道進(jìn)行技術(shù)實(shí)驗(yàn)，為未來(lái)人類(lèi)真正應(yīng)對(duì)小行星地外天體對(duì)地球家園的威脅，作出中國(guó)貢獻(xiàn)。什么是小行星？小行星對(duì)地球有哪些威脅？有哪些方法可以防止小行星撞擊地球？這篇文章為您釋惑。

當(dāng)?shù)貢r(shí)間2021年11月24日凌晨，美國(guó)執(zhí)行了“雙小行星重定向測(cè)試”(DART)任務(wù)。DART飛行器將撞擊一顆小行星，該小行星直徑約為163米，圍繞另一顆直徑約為780米的小行星轉(zhuǎn)動(dòng)。這將成為全球首個(gè)在太空中執(zhí)行撞擊小行星并驗(yàn)證主動(dòng)行星防御技術(shù)的任務(wù)。任務(wù)將于2022年10月左右完成，屆時(shí)小行星距離地球約為1000萬(wàn)千米。

小行星的定義

在太陽(yáng)系中，除了已知的八大行星、矮行星及其衛(wèi)星外，還存在著大量的小天體。在這其中圍繞著太陽(yáng)運(yùn)行，但體積和質(zhì)量比行星、矮行星小得多的天體都被稱(chēng)為小行星。小行星大小不一，數(shù)量眾多。其直徑小的只有幾米，大的可達(dá)幾百千米。目前，人類(lèi)已發(fā)現(xiàn)的小行星超過(guò)100萬(wàn)顆，絕大部分位于火星和木星之間，還有一部分軌道接近地球，稱(chēng)為近地小行星，截至目前已發(fā)現(xiàn)2.7萬(wàn)多顆。

地球與小行星軌道出現(xiàn)交點(diǎn)或相距很近時(shí)，就可能發(fā)生小行星撞擊地球的大事件。通常，把直徑大于140米、和地球軌道交會(huì)距離小于0.05天文單位(約為750萬(wàn)千米)的小行星稱(chēng)為潛在威脅小行星。目前，滿(mǎn)足這類(lèi)條件的、對(duì)地球有威脅的小行星已發(fā)現(xiàn)2000多顆。隨著觀測(cè)研究的深入，這個(gè)數(shù)字還會(huì)不斷增長(zhǎng)。

小行星的威脅

小行星撞擊會(huì)對(duì)地球產(chǎn)生多種多樣的影響。除了直接撞擊地面引起的破壞外，還包括由此引發(fā)的地震、海嘯、大氣環(huán)境改變、森林大火等，其嚴(yán)重程度和小行星的大小直接相關(guān)。

直徑較小的小行星，在其到達(dá)地球表面前，可能因和大氣層的劇烈摩擦和燃燒殆盡。一個(gè)足球場(chǎng)大小的小行星(直徑約為上百米)就足以對(duì)地球上的局部區(qū)域造成災(zāi)難性的后果。而一個(gè)城鎮(zhèn)般大小的小行星(直徑為幾千米)將引起全球性災(zāi)難，導(dǎo)致大規(guī)模的物種滅絕?？铸埖臏缃^據(jù)推測(cè)就是由6500萬(wàn)年前一顆直徑為10千米的小行星的毀滅撞擊造成的。

小行星的威脅看似危言聳聽(tīng)，實(shí)際上距離人類(lèi)也并不遙遠(yuǎn)。地球上發(fā)現(xiàn)的大大小小的的隕石坑都在提醒著人們，來(lái)自天外星體的撞擊是切實(shí)存在的、不容忽視的。1994年，蘇梅克-列維九號(hào)彗星的碎片接連撞向木星，是當(dāng)代人類(lèi)首次近距離地觀察到如此壯觀的天體撞擊現(xiàn)象。據(jù)推算，撞擊揚(yáng)起的飄升物有2000千米多高，大氣層被加熱至三萬(wàn)攝氏度，數(shù)倍于太陽(yáng)表面的溫度，而撞擊在木星上產(chǎn)生的斑痕甚至比整個(gè)地球還要大。2019年7月，一顆名為“2019 OK”的小行星與地球擦肩而過(guò)，與地球最近時(shí)的距離僅有7萬(wàn)多千米，不到地月距離的五分之一。該小行星直徑在57~130米之間，著實(shí)讓人們虛驚一場(chǎng)。

可能的防御方式

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和對(duì)小行星認(rèn)識(shí)的深入，世界各國(guó)和航天組織也在不斷尋求防止小行星撞擊地球的方法，紛紛開(kāi)展了針對(duì)小行星防御的研究。總體來(lái)說(shuō)，主要的防御方式可以分為兩大類(lèi)：持久戰(zhàn)與速?zèng)Q戰(zhàn)。

持久戰(zhàn)中，可以向小行星發(fā)射飛行器，給小行星安裝火箭發(fā)動(dòng)機(jī)等系統(tǒng)，通過(guò)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)改變小行星的受力，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的積累逐漸影響小行星的運(yùn)行軌道，使其偏離與地球的撞擊路線(xiàn)。持久戰(zhàn)的最大前提是盡早盡遠(yuǎn)發(fā)現(xiàn)潛在威脅小行星，識(shí)別并預(yù)測(cè)其運(yùn)動(dòng)軌跡，以便留出足夠的反應(yīng)時(shí)間。然而，由于小行星本身并不主動(dòng)發(fā)光發(fā)熱，相對(duì)于其他天體的體積又很小，對(duì)其實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離預(yù)警探測(cè)并不是一件很容易的事。例如，在“2019 OK”小行星來(lái)到地球附近的前一天，人類(lèi)才觀測(cè)到了它。

速?zèng)Q戰(zhàn)應(yīng)對(duì)上述突發(fā)情況就顯得非常必要。從地球或飛船上向來(lái)襲小行星發(fā)射飛行器，飛行器攜帶核彈頭或者采用直接碰撞的方式對(duì)其進(jìn)行攔截和摧毀。速?zèng)Q戰(zhàn)最為直接，但同樣存在很高的技術(shù)難度和不確定性。首先，在浩瀚太空中對(duì)一顆小行星進(jìn)行精準(zhǔn)攔截，就好比用針尖去迎擊飛來(lái)的麥芒，對(duì)飛行器精度和實(shí)時(shí)性要求非?？量?。小行星每秒可飛行幾十千米，如此高的速度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出地球現(xiàn)有飛行器的應(yīng)對(duì)能力。稍有偏差，飛行器就會(huì)與小行星失之交臂，錯(cuò)過(guò)寶貴的攔截機(jī)會(huì)。此外，核彈雖然是地球上最強(qiáng)的毀傷武器，但在太空中對(duì)小行星的威力會(huì)大打折扣。核彈的主要?dú)绞綖闆_擊波、光熱輻射、核輻射，沖擊波需要依靠介質(zhì)才能生效，在太空中失去了空氣作為介質(zhì)后很難實(shí)現(xiàn)真正的破壞效果。而光熱輻射、核輻射對(duì)小行星也不會(huì)造成什么物理摧毀。人類(lèi)至今未在外太空對(duì)小行星使用核彈開(kāi)展過(guò)試驗(yàn)，因此核彈對(duì)小行星的實(shí)際毀傷效果存疑。

保衛(wèi)藍(lán)色星球

《列子·天瑞》中有個(gè)小故事說(shuō)，“杞國(guó)有人憂(yōu)天地崩墜，身亡所寄，廢寢食者?！毙⌒行亲矒舻厍虿⒎氰饺藨n(yōu)天，小行星防御充滿(mǎn)挑戰(zhàn)。在未來(lái)的100年內(nèi)，小行星撞擊地球的風(fēng)險(xiǎn)微乎其微，人類(lèi)還有足夠的時(shí)間逐步提高應(yīng)對(duì)能力?，F(xiàn)階段的首要工作仍是對(duì)潛在威脅小行星盡早發(fā)現(xiàn)并識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)。此外，小行星的交會(huì)對(duì)接、精確探測(cè)與制導(dǎo)、有效毀傷方式等都是值得研究的課題。

小行星防御問(wèn)題最終需要依靠各國(guó)的持續(xù)研究和通力合作。期待小行星防御中的中國(guó)智慧與中國(guó)方案。（作者系北京電子工程總體研究所高級(jí)工程師)

關(guān)鍵詞： 近地小行星 保衛(wèi)地球