凤凰策略我国为何将主动撞击一颗小行星？远不止“撞一下”那么简单

　　在日前闭幕的第三届深空探测(天都)国际会议上凤凰策略，中国探月工程总设计师、深空探测实验室主任兼首席科学家吴伟仁透露，我国将在不久的将来，实施小行星动能撞击验证任务。

　　这意味着中国将成为继美国之后，全球第二个开展小行星动能撞击实战验证的国家。

　　为什么要撞击小行星?这次实验有何价值?参加此次会议的中国科学院上海天文台光学天文技术研究室研究员唐正宏，接受解放日报记者专访，进行了科普解读。

　　并非为了撞击而撞击

　　“科学家们并非为了撞击而撞击，其核心目的非常明确：测试并验证通过动能撞击偏转有潜在威胁小行星的技术可行性，为未来保卫地球做准备。”唐正宏说。

　　历史上，地球曾多次被小行星撞击，最著名的一次导致了恐龙的灭绝。虽然这种全球性灾难事件概率极低，但较小规模、会造成地区性或城市性破坏的撞击事件，发生的概率要高得多。

　　2013年2月15日，一颗直径约18米的小行星在俄罗斯车里雅宾斯克地区上空爆炸，等效当量约30颗广岛原子弹，导致1000多人受伤、3000余栋房屋受损。由于爆炸发生在约30公里高空，且当地地广人稀，所以伤害没那么大。试想一下，如果发生在中国东部人口稠密地区，其产生的伤害将远不止于此，因此该事件引起国家层面高度重视。

　　天文学家已经发现了数以万计的近地小行星，其中，与地球最近距离750万公里以内、直径大于140米、绝对星等亮于22的小行星，被视为“有潜在危险”，大约有2200多颗。

　　“虽然目前已知的、在可预见的未来有撞击地球风险的天体极少，但必须为‘万一’的情况做好准备。”唐正宏说。

　　动能撞击是目前被认为技术最成熟、最可行的行星防御方案之一。但理论计算和地面模拟终究有局限凤凰策略，真实的小行星结构、成分、密度(可能是坚硬的岩石，也可能是松散堆积的“碎石堆”)都会极大地影响撞击效果。

　　“只有‘真撞一次’，才能获得最真实的数据。”唐正宏说，这也是为何我们要主动撞击小行星的重要目的——技术验证。

　　一场精密的“太空台球”

　　怎么撞击小行星呢?

　　据悉，中国的“小行星撞击计划”正式名称为“小行星防御任务”。其核心任务之一，是在不久的将来，通过发射一个组合航天器，对一颗近地小行星进行动能撞击，并随后对撞击效果进行近距离观测和评估。

　　“简单来说，就是主动撞一下，然后看看撞得怎么样。”唐正宏说，这个过程可以类比为一场精密的“太空台球”——

　　先发射一个航天器(母船)，它携带一个“撞击器”。在接近目标小行星时，撞击器与母船分离，并以极高的速度(约每秒6.5公里)撞向小行星。

　　母船会迅速变轨，从安全距离飞越撞击现场，利用其携带的相机、雷达等设备，详细记录撞击瞬间产生的碎片、尘埃，最关键的任务是——测量小行星轨道被改变了多少。

　　有人担心，撞击小行星的碎片是否会掉落到地球?“不会的。小行星的碎片距离地球有千万公里远，且主要受太阳的万有引力影响，所以落到地球上的概率极低。”

　　有望获得更详尽撞击数据凤凰策略

　　2022年9月27日，美国航空航天局(NASA)利用轨道航天器(DART)，对一颗近地小行星实施动能撞击，这是人类历史上首次尝试通过动能撞击改变小行星的运行轨道。

DART计划效果模拟图 (图片来源：NASA官网)

　　当时上海天文台利用分布全球的光学望远镜接力观测，拍摄到了此次撞击前后的近百幅观测图像(见下图)，并通过计算发现，此次撞击产生的飞溅物被太阳照亮，导致小行星亮度增加约10倍。

左上为观测时刻，圆形亮斑为观测到的双星系统，可以看出撞击后亮度发生明显增强(图片来源：上海天文台)

　　我国将实施的小行星动能撞击验证有何不同?

　　“中国的任务可以看作是一次补充和升级。”唐正宏说，NASA的目标是一个双小行星系统，通过测量其轨道周期变化来评估撞击效果。而中国的目标是一颗单独的近地小行星，将直接测量其绕太阳公转轨道的变化，技术挑战不同。

　　DART撞击过程中的各种表现依赖地面望远镜和与其伴飞的一颗小型立方星进行观测。中国则是由主航天器自身携带的功能强大的多个载荷进行近距离、长时间的精细观测，有望获得更详尽的撞击过程数据。

　　远不止“撞一下”那么简单

　　我国主动撞击小行星有什么价值?

　　“这次任务的价值是巨大且多方面的，远不止‘撞一下’那么简单。”唐正宏说。

　　其最大价值在于获取小行星防御核心数据，测量偏转效率是最直接的目标。通过对比撞击前后小行星的轨道，科学家可以精确计算出这次撞击给了小行星多少“动量”，从而得到一个关键的参数——“β值”(动量传递系数)。这个数值对未来设计任何真实的偏转任务都至关重要。

　　撞击就像一次“主动地震学”实验，通过分析撞击坑的大小、形状、喷出物的多少和速度，可以反推小行星的表面和内部物质组成与结构。这对于评估未来若需偏转其他小行星时该用多大“力气”至关重要。

　　该任务涉及超高精度的自主导航与制导(要准确命中一个在高速运动、形状不规则且引力微弱的小天体)、远距离高速通信、航天器智能自主管理等顶尖技术。完成此次任务将极大提升中国在深空探测领域的技术水平，为后续更复杂的小行星采样返回、乃至小行星采矿任务积累经验和数据。

　　小行星被认为是太阳系形成过程中残留的“建筑原材料”。无论此次目标小行星是什么类型，近距离的详细观测都能为我们提供关于太阳系早期形成和演化过程的宝贵信息。

　　这是在太空微重力环境下进行的一次超高速撞击实验，其本身对于物理学研究就是极其珍贵的数据。

　　“中国的‘小行星撞击计划’并非意在炫技，而是一项以保卫地球为根本目标、兼具重大科学意义与技术挑战性的深空探测任务。它不仅是人类主动把握自己命运的一次重要实践，也是践行‘人类命运共同体’理念的切实行动。该计划将在联合国相关倡议的框架下推进，其取得的数据和研究成果将与全球科学界共享，助力全人类共同提升行星防御的能力与体系构建。”唐正宏说。（解放日报）

广瑞网提示：文章来自网络，不代表本站观点。