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浩瀚的太阳系中 ， 围绕太阳公转的不仅有八大行星 ， 还有千千万万个头不等、形状各异、运行轨道不同的小行星 。 它们在装点太空的同时 ， 也带来了撞击地球的风险和隐患 。 或许有人认为担心小行星撞地球是杞人忧天 ， 但只要看一眼月球上大大小小的陨石坑 ， 就知道此类事故在太空中并不是新鲜事 。 之所以察觉不到 ， 是因为人类可记录的历史还过于短暂 。
图1：近地小行星示意图（图片来源于网络）
有大量证据表明 ， 6600万年前 ， 一颗直径约10公里的小行星撞击了北美墨西哥湾 。 在地球上生存了1.6亿年的恐龙因此灭绝 。 最近的一次撞击事件发生在2013年 ， 一颗直径约18米的小行星在俄罗斯车里雅宾斯克地区约30公里高空爆炸 ， 等效当量约30颗广岛原子弹 ， 导致近1500人受伤 。 如果发生在人口稠密地区 ， 后果会更加严重 。 可见 ， 小行星防御与人类未来息息相关 ， 因此是世界各航天大国都在开展的前沿科学研究 。
图2：车里雅宾客陨石事件（图片来源：NASA）
如果小行星真要撞击地球该怎么办？科学家设计了多种办法 。 第一招是使用核武器将小行星炸成碎块 ， 但碎块可能还会飞向地球 。 第二招是用飞行器拖走 ， 不过这对于大尺寸小行星无能为力 。 第三招是利用激光烧蚀小行星 ， 这一技术尚待发展 。 第四招是利用万有引力 ， 缓慢牵引改变小行星轨道 ， 不过需要较长预警时间 。 第五招是目前技术最成熟可行的手段——动能撞击 ， 即利用飞行器撞击小行星 ， 瞬间改变小行星的速度 ， 通过时间积累逐渐偏转小行星轨道 。
图3：“以石击石”行星防御任务概念示意
美国国家航空航天局不久前利用“猎鹰9号”运载火箭成功发射了“双小行星重定向测试任务” ， 这是人类首个小行星防御测试任务 ， 是动能撞击技术在深空环境中的首次验证 。 所发射航天器重约550千克 ， 将会在2022年10月实验对象“迪迪莫斯”双小行星系统接近地球时 ， 以约6.6公里/秒的高速去撞击这一系统中的“小月亮” 。 就像地球有月球 ， 有些小行星也有自己的天然卫星 。 “迪迪莫斯”双小行星系统就由一颗直径约780米的主星和一颗直径约160米的“小月亮”组成 。 这颗“小月亮”像钟表一样 ， 每11小时55分钟环绕主星运行一圈 。 预计撞击后 ， 其相对主星的绕转周期将被缩短10分钟左右 ， 届时可以通过地面望远镜观测到绕转周期的改变 。
图4：“以石击石”行星防御任务方案示意
这一任务设计得相当巧妙 。 首先 ， 选择的实验对象无论怎么受到撞击 ， 在未来几百年都不可能撞击地球 ， 防止人类弄巧成拙 ， 把一颗本来无害的小行星导向地球 。 其次 ， 通过测量子星相对主星的绕转周期改变量来评估撞击效果 ， 规避了直接测量微弱速度改变的难题 。 再者 ， 撞击窗口选择在2022年这颗小行星距离地球仅1100万公里处 ， 可以利用地面光学和雷达望远镜对撞击过程进行全程监测 。 与此同时 ， 这一任务还计划开展柔性太阳能帆板、新型电推进系统等多项新技术试验 ， 为未来深空探索积累宝贵的技术经验 。
【探索小行星防御新路径】小行星撞击是全人类共同面对的重大潜在威胁 ， 我国政府和科学家同样高度重视 ， 将论证建设近地小行星防御系统作为未来重要航天项目之一 ， 并提出了“以石击石”“末级击石”等中国特色的小行星防御方案 。 期待未来 ， 中国能够为防御小行星撞击、保护地球家园贡献更多智慧和力量 。
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