近日召开的第三届深空探测天都国际会议上,中国探月工程总设计师吴伟仁介绍,我国正在规划对一颗小行星实施动能撞击演示验证任务,验证小行星防御方案可行性。
这意味着中国将成为继美国之后,全球第二个开展小行星动能撞击实战验证的国家。
视频来源:央视新闻
为什么要撞击小行星?
哪些小行星
需要监测预警并防御应对?
0**1****为何要撞击小行星?**中国科学院上海天文台光学天文技术研究室研究员唐正宏表示:“科学家们并非为了撞击而撞击,其核心目的非常明确:测试并验证通过动能撞击偏转有潜在威胁小行星的技术可行性,为未来保卫地球做准备。”
历史上,地球曾多次被小行星撞击,最著名的一次导致了恐龙的灭绝。虽然这种全球性灾难事件概率极低,但较小规模、会造成地区性或城市性破坏的撞击事件,发生的概率要高得多。
2013年2月15日,一颗直径约18米的小行星在俄罗斯车里雅宾斯克地区上空爆炸,等效当量约30颗广岛原子弹,导致1000多人受伤、3000余栋房屋受损。由于爆炸发生在约30公里高空,且当地地广人稀,所以伤害没那么大。试想一下,如果发生在中国东部人口稠密地区,其产生的伤害将远不止于此,因此该事件引起国家层面高度重视。
“虽然目前已知的、在可预见的未来有撞击地球风险的天体极少,但必须为‘万一’的情况做好准备。”唐正宏说。
**动能撞击是目前被认为技术最成熟、最可行的行星防御方案之一。**但理论计算和地面模拟终究有局限,真实的小行星结构、成分、密度(可能是坚硬的岩石,也可能是松散堆积的“碎石堆”)都会极大地影响撞击效果。
“只有‘真撞一次’,才能获得最真实的数据。”唐正宏说,这也是为何我们要主动撞击小行星的重要目的——技术验证。
0**2****如何对小行星实施撞击?**中国探月工程总设计师吴伟仁院士介绍,**这项任务拟采用“伴飞+撞击+伴飞”的任务模式,**发射观测器和撞击器。观测器先期抵达对目标小行星进行抵近观测,获取其详细特性参数,然后撞击器对小行星实施高速撞击。
**撞击全过程将通过天地联合方式,**采用近距离高速成像等技术,开展小行星轨道、形貌和溅射物变化观测,准确评估撞击效果。
具体来说,就是**在距地球1000万公里左右的地方,对迎面来的小天体发射动能撞击器,****交会后争取能够产生极大的动能从而改变小天体的轨道。**比如,目前计划能够改变3到5厘米的轨道,让小行星至少几十年到100年之内不能够再撞击地球。
03****哪些小行星需要监测预警和防御应对?截止2025年7月2日,已发现的太阳系小天体接近144万颗,且数量仍在不断增加。根据小天体的公转轨道分布,主要分为近地小行星、主带小行星、特洛伊天体、半人马天体和海外天体等。
其中绝大部分小行星位于小行星带,即主带小行星。
图源:地球知识局
在这些小行星中,主带小行星、特洛伊天体以及海外天体由于引力摄动、非引力效应(Yarkovsky/YORP效应)和碰撞弹射等因素,部分小行星会离开原来的轨道向内太阳系运动。
这个过程中,部分小行星会被木星引力捕获而减少了撞击地球的风险,因此木星也被誉为地球的守护神。
近地小行星的轨道演化相对剧烈且频繁,其轨道与地球轨道交汇而存在撞击风险,而小行星撞击程度主要取决于其质量的大小。不同直径大小的小行星的数量不同,撞击地球的频次不同。
不同直径的小行星对地球造成威胁的统计数据 图源:地球知识局
其中,直径在140m以上且与地球最小交汇距离在0.05au以内的近地小行星,被称为潜在威胁小行星(PHAs),这是小行星防御的主要目标。
目前已发现的2320颗潜在威胁小行星的轨道分布图 图源:紫金山天文台/胡寿村
0**4****我国主动撞击小行星有什么价值?**这次任务的价值是巨大且多方面的,远不止“撞一下”那么简单。
其最大价值在于**获取小行星防御核心数据,测量偏转效率是最直接的目标。**通过对比撞击前后小行星的轨道,科学家可以精确计算出这次撞击给了小行星多少“动量”,从而得到一个关键的参数——“β值”(动量传递系数)。这个数值对未来设计任何真实的偏转任务都至关重要。
撞击就像一次“主动地震学”实验,通过分析撞击坑的大小、形状、喷出物的多少和速度,可以反推小行星的表面和内部物质组成与结构。这对于评估未来若需偏转其他小行星时该用多大“力气”至关重要。
该任务涉及超高精度的自主导航与制导(要准确命中一个在高速运动、形状不规则且引力微弱的小天体)、远距离高速通信、航天器智能自主管理等顶尖技术。完成此次任务将极大提升中国在深空探测领域的技术水平,为后续更复杂的小行星采样返回、乃至小行星采矿任务积累经验和数据。
小行星被认为是太阳系形成过程中残留的“建筑原材料”。无论此次目标小行星是什么类型,近距离的详细观测都能为我们提供关于太阳系早期形成和演化过程的宝贵信息。
来源: 福建科普