今年3月 , 赵海斌和中科院复杂航天系统电子信息技术重点实验室研究员李明涛等人在国际行星科学领域期刊《伊卡洛斯》(Icarus)上发文 , 提出了一个天基监测预警方案 。 文章提出 , 地基光学望远镜观测存在盲区 , 建议将两台望远镜部署在地球领航轨道上 , 当有小行星从太阳一侧接近地球时 , 便能及时发出警告 。 文章还计算出了望远镜的初始轨道 , 并建立了发现和预警小行星的模型 。
“天基与地基可以实现互补 。 ”赵海斌介绍说 , 地基望远镜虽然工作寿命长 , 但观测时间和观测天区有限 , 同时很容易受大气条件制约 , 而这些短板恰好能被天基望远镜所弥补 , 天基监测可以实现全天候 , 且覆盖天区大、观测波段宽 。
《中国工程科学》今年第二期杂志刊发的《近地小行星撞击风险应对战略研究》一文指出 , 在地基观测方面 , 盱眙观测站近地天体望远镜国际编目贡献率为 0.13% , 中国另有32台口径1米以上的望远镜也可兼顾近地天体的监测 。 而在天基观测方面 , 中国还没有在轨服役的天基监测预警装备 。 中国目前还没有自行建立小行星数据库 。
一位从事天文探测多年的研究人员解释说 , 在近地小行星观测研究的国际平台上 , 98%的贡献来自美国 , 编目工作自然也由美国主导 。 未来中国积累了更多数据 , 才能谈下一步的编目工作 。
如何防御
人类对小行星的探究早就不限于观测 。 早在1996年1月 , 美国就成功发射了“近地小行星约会”探测器 , 经过4年的飞行 , 成功进入“爱神”小行星的轨道进行绕飞 , 测量小行星的密度、化学成分和磁场 , 并传回16万张照片与大量珍贵材料 。
2003年 , 日本将隼鸟号探测器送往小行星25143 。 经过七年的宇宙旅行 , 隼鸟号穿越了近六十亿公里 , 第一次将采集到的小行星样本送回地球 。 样本分析结果首次于2011年的“月球与行星科学大会”上对外公开 , 不过 , 在对岩石的检测中 , 并未发现有机物、碳元素等与生命有关的物质 。 小行星作为太阳系的“老寿星” , 被科学家认为是研究地球生命起源的绝佳样本 。
小行星图塔蒂斯自1989年再次被发现起 , 便被划进了“对地球有潜在危险”的范畴 。 目前 , 对图塔蒂斯拍摄最清楚的图像来自“嫦娥二号”月球探测器 。
北京时间2012年12月13日16时30分 , 在距离地球约700万千米的深空 , “嫦娥二号”成功飞越图塔蒂斯 , 最近距离仅为3.2千米 , 飞越拍摄历时25分钟 , 获得了清晰图像 。 这是中国第一次对小行星进行探测 , 中国也成为继美国、欧洲空间局和日本之后 , 第4个对小行星实施探测的国家或组织 。
通过观察、探测等活动获得小行星的轨道和物理属性等数据后 , 才能有针对性地实施“防御”措施 。 2019年那场模拟演习中的“小行星撞击计划”已经开始实施 。 2021年11月 , 美国的“双小行星重定向测试(DART)”航天器搭乘SpaceX公司猎鹰9号火箭发射升空 , 这是NASA开展的首次行星防御技术测试任务 , 旨在通过动能撞击改变小行星轨道 。
据焦维新介绍 , 动力撞击偏转轨道的方法是人类目前已经掌握的技术 , 当前需要解决的问题是“深入掌握撞击对小行星轨道的效应” , 对撞击器大小、速度、撞击方向以及如何选择撞击位置进行深入研究 。 此外 , 其他概念上的防御手段还包括给小行星安装火箭、安装太阳帆、伴飞飞船引力牵引、在小行星附近实施核弹爆炸等 。
2020年 , 中科院复杂航天系统电子信息技术重点实验室研究员李明涛和他的同事们发文介绍了“以石击石”的防御概念 。 即在太空中捕获百吨级重量的岩石 , 然后操控岩石变轨 , 撞击对地球有威胁的小行星 , 最终将危地小行星偏转出撞击地球的轨道 。
相比经典的动能撞击方法 , “以石击石”方案对危地小行星的偏转距离可提升约一个数量级 , 为人类在短时间尺度应对百米级直径的潜在威胁小行星提供了新的思路 。 审稿人评价该文章提出了一个“新颖、有趣、高效防御危险小行星的潜在方法” 。
中国工程院院士、中国探月工程总设计师吴伟仁等人在公开发表的《近地小行星撞击风险应对战略研究》一文中指出 , 中国小行星防御领域研究起步较晚 , 2000年起依托国家国防科技工业局空间碎片专项科研 , 才陆续形成空间碎片监测预警及清除等共性技术和设备 , 为开展近地小行星撞击风险应对提供了关键基础积累 。
在近地太空 , 漂浮着存量超过8000吨的巨大垃圾场 。 在所有太空垃圾中 , 近八成是失效卫星 , 以及卫星、火箭残骸等碰撞、解体而形成的碎片 。 去年3月 , 《科学报告》上的一篇文章指出 , 近地轨道上直径超过10厘米、可追踪的碎片已超过12000个 , 如果统计直径降至1厘米 , 碎片数目可能达上百万个 。
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