在第三届深空探测(天都)国际会议上,我国科学家提出构建近地小行星探测防御体系的构想,引发全球关注。中国探月工程总设计师吴伟仁透露,我国计划于2027年发射航天器,在2029年对直径24米至84米的目标小行星2015 XF261实施动能撞击验证任务,通过“伴飞+撞击+伴飞”模式评估防御效果。
近地小行星指轨道与地球相交或可能受引力扰动后相交的天体。据统计,每天约2500万颗流星体闯入地球大气层,但绝大多数因体积过小在高层大气中烧毁。然而,直径超20米的小行星可能突破大气层,造成区域性破坏。2013年俄罗斯车里雅宾斯克事件中,一颗直径近20米的小行星在空中爆炸,导致7200余座房屋受损,近1500人受伤。更早的1908年通古斯大爆炸,则由直径约65米的石质小行星引发,冲击波震碎650公里内窗户玻璃,2100平方公里森林被夷平。
小行星的威胁与其动能密切相关。以6600万年前导致恐龙灭绝的小行星为例,其直径超10公里,撞击释放的能量相当于24位数的焦耳量,足以烧开地球表面2米深的水层。目前全球已发现39000余颗近地小行星,其中140米以上的超1.1万颗,千米级的877颗。尽管多数已排除百年内撞击风险,但2024年初小行星2024 YR4曾以3.1%的撞击概率引发关注,后解除警报。
当前小行星监测主要依赖地面光学望远镜,但受大气和光照干扰,存在“漏网之鱼”。例如车里雅宾斯克小行星从太阳方向袭来,地面设备无法观测;2019年小行星OK在满月期间飞掠地球,直至距地仅一天路程时才被发现。为此,太空部署天基监测系统成为关键。美国2009年发射的“广域红外线巡天探测器”(WISE)证明,红外巡天在发现近地天体方面效果远超地面观测。
防御策略分为“闪电战”与“持久战”两类。前者包括核爆炸(利用热能摧毁或推离小行星)和动能撞击(通过高速碰撞改变轨道);后者涵盖着陆挖掘(抛射物质产生后坐力)、引力牵引(航天器引力偏移轨道)、激光烧蚀(局部气化引发喷射)、离子束流(持续照射改变轨道)及热辐射压(利用“雅尔可夫斯基效应”调整轨道)。其中,动能撞击因技术成熟、灵活性强,成为国际首选方案。2022年美国NASA的DART任务中,500千克撞击器以每秒6.6公里速度撞击双小行星系统中的孪小星,使其绕行周期缩短32分钟,验证了技术可行性。
我国任务采用“伴飞+撞击+伴飞”模式:航天器以观测器与撞击器组合体发射,观测器先飞掠金星借力,于2029年初抵达目标小行星伴飞,分析其大小、成分、轨道等特性;撞击器于4月实施高速撞击;观测器继续监测溅射物分布及轨道变化,评估撞击效果。任务搭载光谱及激光三维探测仪、中视场彩色相机等4台科学载荷,通过天地联合方式研究撞击动量传递规律。
目前,我国已建成紫金山天文台1米专用望远镜、冷湖2.5米大视场巡天望远镜等地基监测设施;“中国复眼”规划建设25部30米孔径雷达,建成后可探测千万公里外小行星。此次国际会议期间,我国提出与全球伙伴在地面联合监测、数据共享等领域合作。吴伟仁强调,共享数据与科学成果可提升结论精确性,使全人类受益。