日前，中國科學家宣布，我國正規(guī)劃撞擊一顆小行星，這個消息一出立即沖上熱搜。實際上，世界各國很早就有類似計劃，2022年已經(jīng)有了成功案例。據(jù)央視新聞報道，中國科學家在2023年就已經(jīng)發(fā)出了近地小行星防御空間處置方案的征集令，并選出了十顆備選小行星。多國科學家為什么都在考慮撞擊小行星？小行星對地球的威脅究竟有多大？中國科學家選定的是一顆什么樣的小行星？我們一起來看看。

中國撞擊小行星動畫演示。 央視新聞截圖

1365顆近地小行星有撞擊風險

在9月5日召開的第三屆深空探測天都國際會議上，中國探月工程總設(shè)計師吳偉仁介紹，我國正在規(guī)劃對一顆小行星實施動能撞擊演示驗證任務(wù)，驗證小行星防御方案可行性。

吳偉仁介紹，太陽系中有數(shù)十億顆小行星，它們富含鐵、鎳、鉑族金屬以及水冰等資源，具有重要的經(jīng)濟價值，是太陽系形成與演化的“活化石”。浩瀚的太陽系中，圍繞太陽公轉(zhuǎn)的不僅有八大行星，還有千千萬萬個頭不等、形狀各異、運行軌道不同的小行星。它們通常在太陽系中穩(wěn)定運行，而有些小行星運行軌跡接近地球，被稱為近地小行星。作為太陽系中最具潛在威脅的天體之一，近地小行星存在撞擊地球的可能性，雖然概率極小，但破壞力巨大。因此，近地小行星撞擊地球，被聯(lián)合國列為威脅人類生存的二十大災(zāi)難之首。

天文學家把直徑超過1米的天體稱為小行星，小于1米的歸為流星體，流星體通常會在大氣層燒毀。據(jù)NASA（美國國家航空航天局）官網(wǎng)介紹，近地天體指可在距地球軌道5000萬公里范圍內(nèi)經(jīng)過的小行星或彗星，而對地球構(gòu)成潛在威脅的天體，為運行軌道距地球軌道750萬公里以內(nèi)且直徑大于140米的小行星。絕大多數(shù)小行星尺寸只有幾米，每個月都會撞擊地球，形成耀眼的“火流星”。2002年，美國近地小行星碰撞預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)“哨兵”計劃開始運行，到2022年的20年間發(fā)現(xiàn)了28000顆近地小行星，1365顆被列入有風險，其中只有20顆超過140米直徑。

中國空間科學學會空間科學傳播專家工作室副主任周炳紅接受采訪時表示，小行星的體積質(zhì)量越大，影響小行星軌道的難度也會越高?！叭绻敫淖冎睆?公里以上小行星的軌道，人類最好提前數(shù)十年著手準備，并且需要考慮多個方案，才能確保地球安全?！?/p>

三次震驚世人的小行星撞擊事件

科學家判斷，如果那顆名為“?？颂K魯伯”（Chicxulub）的小行星沒有在約6600萬年前的某一天撞擊地球，或許直到今天恐龍仍然是地球的主宰。正是這顆直徑約12公里的小行星撞擊了墨西哥灣地區(qū)，造成全球氣候發(fā)生劇烈變化，從而導致了恐龍滅絕。

在地球自然歷史中，共有五次物種大滅絕，小行星是其中兩次的“肇事者”。世人最熟悉的，莫過于這次“?？颂K魯伯”小行星撞上墨西哥尤卡坦半島，釋放能量相當于100萬億噸TNT炸藥，約等于當今全球核武總當量的100萬倍，超過總數(shù)99.9999%的生物死亡，約76%的物種滅絕，體重超過25公斤的動物無一幸免，包括所有非鳥類恐龍。據(jù)科學家估算，?？颂K魯伯級別的小行星，地球平均一億年才會挨上一顆。但是，更常見的幾十米寬的小行星，也不是吃素的。對地球來說，這樣來自太空的劇烈撞擊，很可能不會是最后一次。

1908年6月30日，一顆直徑65米左右的石質(zhì)小行星在沙俄遠東通古斯河上空爆炸，摧毀了2150平方公里的針葉林，推倒了約8000萬棵樹。其威力約為2000萬噸TNT，而美國試爆過最大當量的氫彈“喝彩城堡”也不過1500萬噸。

最近一次撞擊事件發(fā)生在2013年。一顆直徑約18米的小行星在俄羅斯車里雅賓斯克地區(qū)約30公里高空爆炸，等效當量約30顆廣島原子彈，導致近1500人受傷。如果發(fā)生在人口稠密地區(qū)，后果會更加嚴重。

2013年小行星劃過車里雅賓斯克上空。圖源：北京科技報

如果以一個人生命的長度來看，一個人在地球上遭到小行星毀滅性撞擊的概率是極低的。地球致密的大氣層也起到一定的保護作用。一般來說，直徑在10米內(nèi)的小行星在進入地球大氣層時，都很可能因為劇烈發(fā)熱而發(fā)生爆炸，并不會對地面造成太大破壞。但如果以數(shù)千萬年、乃至億年的時間長度來看，地球遭受小行星毀滅性撞擊的可能性則一直存在。

人類首次主動防御小行星實驗獲成功

面對近地小行星的潛在威脅，一般而言，天文專家可以通過大口徑、大視場的望遠鏡來觀察它，在它靠近地球大概前幾天或前幾周發(fā)現(xiàn)它，作好預(yù)警和應(yīng)對。

如果小行星真要撞擊地球該怎么辦？科學家設(shè)計了多種辦法：第一招是使用核武器將小行星炸成碎塊，但碎塊可能還會飛向地球；第二招是用飛行器拖走，不過這對大尺寸小行星無能為力；第三招是利用激光燒蝕小行星，這一技術(shù)尚待發(fā)展；第四招是利用萬有引力，緩慢牽引改變小行星軌道，不過需要較長預(yù)警時間；第五招是目前技術(shù)最成熟可行的手段——動能撞擊，即利用飛行器撞擊小行星，不用直接摧毀小行星（目前也遠沒有這個能力），僅需施加外力將它稍微推離威脅地球的軌道，即可讓萬有引力帶著它錯過與地球的撞擊。

衛(wèi)星捕捉到美國航天器撞擊瞬間的畫面。圖源：央視新聞

2022年，美國國家航空航天局（NASA）成功實施了“雙小行星重定向測試”任務(wù)，通過把速度極快的航天器撞擊小行星，成功偏轉(zhuǎn)了小行星軌道。當年9月27日，在太空中長途奔襲了308天的NASA航天器“飛鏢”（DART，雙小行星改道測試航天器）順利撞上一顆小行星。

當時，科學家們?yōu)榇舜螌嶒炦x擇的目標是一個對于地球并無威脅的雙星系統(tǒng)。這樣選是因為，實驗對象無論怎么受到撞擊，在未來幾百年都不可能撞擊地球，防止人類弄巧成拙，把一顆本來無害的小行星導向地球。

這是人類首次進行主動防御小行星的實驗，此次撞擊實驗取得了成功。美國《行星科學雜志》今年8月21日發(fā)布的一項新研究顯示，美國航天局2022年實施的航天器撞擊近地小行星試驗，導致小行星表面噴射出了約1.6萬噸塵埃與巖石，其對小行星產(chǎn)生的推力遠超航天器本身的撞擊力，從而改變了這顆近地小行星的運行軌道。

當時上海天文臺利用分布全球的光學望遠鏡接力觀測，拍攝到了此次撞擊前后的近百幅觀測圖像，并通過計算發(fā)現(xiàn)，此次撞擊產(chǎn)生的飛濺物被太陽照亮，導致小行星亮度增加約10倍。

左上為觀測時刻，圓形亮斑為觀測到的雙星系統(tǒng)，可以看出撞擊后亮度發(fā)生明顯增強。圖片來源：上海天文臺

中國已初選出十顆備選小行星

2023年4月，在中國航天大會的首屆深空探測（天都）國際會議上，中國深空探測實驗室面向全球發(fā)布了近地小行星防御空間處置方案的征集令，征集的內(nèi)容包括首次任務(wù)的名稱和標識，針對2030年前首次任務(wù)的總體方案，以及展望2030年至2045年，設(shè)計3-5次近地小行星防御任務(wù)，形成規(guī)劃設(shè)計方案。

中國深空探測實驗室系統(tǒng)研究院院長陳琦透露，針對我國首次近地小行星防御演示驗證任務(wù)，已通過比較直徑、半長軸、軌道傾角等參數(shù)，初選出了一些備選目標。初選出的2015xf261、2019ov3、2020bd11等十顆小行星中直徑最大的為89米，最小的為24.3米。

在當年的中國航天大會上，天問三號任務(wù)總設(shè)計師劉繼忠在發(fā)言中透露，我國首次小行星防御任務(wù)的目標是50米級小行星，并對動能撞擊效果在軌直接評估。

2024年，中國國家航天局發(fā)布了中國首次近地小行星防御任務(wù)方案與國際合作設(shè)想，計劃實施首個近地小行星防御任務(wù)。按照設(shè)想，科學家將在距離地球1000萬公里左右的地方，對迎面來的小天體發(fā)射動能撞擊器，以動能改變小天體的軌道。計劃能夠改變3到5厘米的軌道，讓小行星至少幾十年到100年之內(nèi)不能夠再撞擊地球。近日，中國探月工程總設(shè)計師吳偉仁接受采訪時也表示：“我們發(fā)射這個動能撞擊器，在1000萬公里左右的地方交會，爭取能夠產(chǎn)生極大的動能，改變這個小天體的軌道。撞擊過后要讓它至少100年之內(nèi)不能再撞擊地球?！?/p>

吳偉仁介紹中國小行星防御任務(wù)的情況。 視頻截圖

一場精密的“太空臺球”：母船發(fā)射撞擊器

據(jù)悉，中國的小行星撞擊計劃正式名稱為小行星防御任務(wù)。其核心任務(wù)之一，是在不久的將來，通過發(fā)射一個組合航天器，對一顆近地小行星進行動能撞擊，并隨后對撞擊效果進行近距離觀測和評估。

吳偉仁介紹，這項任務(wù)擬采用“伴飛+撞擊+伴飛”的任務(wù)模式，發(fā)射觀測器和撞擊器。觀測器先期抵達對目標小行星進行抵近觀測，獲取其詳細特性參數(shù)，然后撞擊器對小行星實施高速撞擊。撞擊全過程將通過天地聯(lián)合方式，采用近距離高速成像等技術(shù)，開展小行星軌道、形貌和濺射物變化觀測，準確評估撞擊效果。

“簡單來說，就是主動撞一下，然后看看撞得怎么樣?！敝袊茖W院上海天文臺光學天文技術(shù)研究室研究員唐正宏說，這個過程可以類比為一場精密的“太空臺球”：先發(fā)射一個航天器（母船），它攜帶一個撞擊器。在接近目標小行星時，撞擊器與母船分離，并以極高的速度（約每秒6.5公里）撞向小行星。然后母船會迅速變軌，從安全距離飛越撞擊現(xiàn)場，利用其攜帶的相機、雷達等設(shè)備，詳細記錄撞擊瞬間產(chǎn)生的碎片、塵埃，最關(guān)鍵的任務(wù)是——測量小行星軌道被改變了多少。

有人擔心，撞擊小行星的碎片是否會掉落到地球？“不會的。小行星的碎片距離地球有千萬公里遠，且主要受太陽的萬有引力影響，所以落到地球上的概率極低?！碧普暾f。

2022年9月27日，美國航空航天局（NASA）利用軌道航天器（DART），對一顆近地小行星實施動能撞擊，這是人類歷史上首次嘗試通過動能撞擊改變小行星的運行軌道。我國將實施的小行星動能撞擊驗證，與美國方案有何不同？

“中國的任務(wù)可以看作是一次補充和升級。”唐正宏說，NASA的目標是一個雙小行星系統(tǒng)，通過測量其軌道周期變化來評估撞擊效果。而中國的目標是一顆單獨的近地小行星，將直接測量其繞太陽公轉(zhuǎn)軌道的變化，技術(shù)挑戰(zhàn)不同。

另外，DART撞擊過程中的各種表現(xiàn)依賴地面望遠鏡和與其伴飛的一顆小型立方星進行觀測。中國則是由主航天器自身攜帶的功能強大的多個載荷進行近距離、長時間的精細觀測，有望獲得更詳盡的撞擊過程數(shù)據(jù)。

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