近日,中国科学家宣布正在规划一项针对近地小行星的动能撞击防御任务,引发公众广泛关注。这项计划旨在通过发射航天器对特定小行星实施撞击,验证改变其轨道的可行性,为地球构建一道“太空防护网”。
太阳系中分布着数十亿颗小行星,其中部分运行轨道接近地球的“近地小行星”被视为潜在威胁。据美国宇航局(NASA)统计,直径超过140米且轨道距地球750万公里以内的小行星,虽仅占近地天体总数的极小比例,但一旦撞击可能引发全球性灾难。中国探月工程总设计师吴伟仁指出,这类天体已被联合国列为人类生存的二十大威胁之首。
历史上,小行星撞击曾多次改写地球生命进程。约6600万年前,一颗直径约12公里的小行星撞击墨西哥湾,导致恐龙灭绝;1908年,通古斯地区上空爆炸的65米级小行星摧毁了2150平方公里森林;2013年,俄罗斯车里雅宾斯克上空18米级小行星爆炸,造成近1500人受伤。这些案例表明,即使直径较小的天体也可能带来严重破坏。
面对威胁,科学家提出多种防御方案:核武器爆破可能产生碎片风险;飞行器拖拽对大型天体无效;激光烧蚀技术尚不成熟;引力牵引需要长期预警。目前最可行的方案是动能撞击——通过高速飞行器撞击小行星,使其轨道轻微偏转,从而错过与地球的相撞。
2022年,NASA的“双小行星重定向测试”(DART)任务首次验证了这一技术。其航天器以每秒6.1公里的速度撞击目标小行星,成功改变其轨道周期。中国上海天文台通过全球望远镜网络观测到,撞击导致小行星亮度增加10倍,喷射出约1.6万吨物质,产生的推力远超航天器本身撞击力。
中国已为首次防御任务选定目标。2023年发布的征集方案显示,初选的十颗备选小行星直径在24.3米至89米之间,任务计划在距离地球1000万公里处发射撞击器,预期改变目标轨道3至5厘米,确保其未来数十年至百年内不会威胁地球。任务采用“伴飞+撞击+伴飞”模式:观测器先抵达目标获取数据,撞击器随后实施高速撞击,母船则从安全距离观测并评估效果。
中国科学院上海天文台研究员唐正宏将此过程比作“太空台球”:母船携带撞击器接近目标,分离后撞击器以每秒6.5公里速度撞击,母船变轨观测并测量轨道变化。他强调,撞击产生的碎片距离地球千万公里,受太阳引力主导,落入地球的概率极低。
与NASA方案相比,中国任务的技术路径更具挑战性。NASA针对双小行星系统,通过测量轨道周期变化评估效果;而中国直接测量单颗小行星绕太阳公转轨道的变化,并依靠主航天器自身载荷进行近距离精细观测,有望获取更全面的数据。
目前,中国深空探测实验室已启动全球方案征集,涵盖任务名称、标识设计及2030年至2045年的长期规划。任务总设计师刘继忠透露,首次防御将聚焦50米级小行星,并实现动能撞击效果的直接在轨评估。随着技术推进,人类正逐步掌握主动防御小行星的能力,为地球安全增添重要保障。