光明圖片/視覺中國

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位於青海冷湖的墨子巡天望遠鏡。新華社發

在日前舉行的第三屆深空探測天都國際會議上，中國探月工程總設計師、中國工程院院士吳偉仁宣布，中國正在規劃對一顆小行星實施動能撞擊演示驗証任務，以驗証小行星防御方案可行性。“一石激起千層浪”，大家熱烈討論開來：宇宙這麼大，為什麼地球不能與近地小行星“各自安好”？人類又該怎樣防御那些“不懷好意”的近地小行星？

主動防御是應對小行星威脅的生存之道

小行星是指軌道環繞太陽運行，體積和質量比行星和矮行星小，並且不易釋放出氣體和塵埃的小天體。太陽系中有數十億顆小行星，根據公轉軌道分布，主要分為近地小行星、主帶小行星、特洛伊天體、半人馬天體和海外天體等。其中，軌道近日點距離在1.3天文單位（1天文單位為日地平均距離）以內的小行星被稱為近地小行星，截至2025年3月，人類已發現近地小行星38048顆，它們的運動軌道易受大行星牽引而改變，並可能撞擊地球，是太陽系內對地球最具潛在威脅的天體之一。

在地球歷史上，近地小行星撞擊地球事件頻發。有科學家推測，地球上發生過22次不同程度的生物滅絕事件，至少10次是由小行星撞擊地球所致。例如，科學界普遍認為，6500萬年前一顆落在墨西哥尤卡坦半島的近地小行星，導致了地球上約75%的物種滅絕，其中也包括當時的“地球霸主”——恐龍。

1908年6月30日，一顆直徑約50米的小行星在西伯利亞通古斯河上空爆炸，2000多平方公裡的森林被焚毀﹔2013年，俄羅斯車裡雅賓斯克上空一顆直徑約17米的小行星爆炸，沖擊波導致近1500人受傷，3000棟房屋受損﹔今年9月3日晚，近地小行星2025QD8從距離地球僅21萬公裡處，“耀武揚威”地飛馳而過……

近地小行星的“罪行”可謂罄竹難書，但這似乎與我們的直觀感受存在明顯差異：如此高的撞擊頻率，為何撞擊痕跡卻鮮有見到？

事實上，大部分“天外來客”會在大氣層中燒毀，少部分撞擊地表的“証據”，還會被地球板塊運動、海洋佔比或生命活動等因素掩蓋。比如，加拿大“魁北克之眼”源於2億多年前的一次巨大撞擊，經長期侵蝕作用，演變為如今直徑約70公裡的環形湖，早已不復當年隕石坑的模樣。

相關統計顯示，直徑超過1000米的大型小行星撞擊事件發生概率較低，目前尚未發現可能撞擊地球的此類小行星﹔直徑10米以下的小行星撞擊事件雖然頻發，但大部分無法穿越地球大氣“防護罩”。因此，直徑10~1000米的近地小行星是需要應對防范的重點對象，特別是直徑140米以上，且與地球最小交會距離在0.05天文單位（約750萬千米）以內的小行星是防御的主要目標。

“高破壞性撞擊事件，概率極小，但危害極大。”吳偉仁說，只要持續提升監測預警能力，就可以對近地小行星的撞擊時間、落點、危害程度進行相對准確的提前預報。再通過採取多手段在軌處置，形成主動防御能力，就可以完全避免或顯著降低撞擊造成的損失。

此外，開展小行星防御工作，需要解決天文學、數學、物理學、力學、地學、信息科學、控制科學、航空宇航科學、法學等領域的基礎科學與關鍵技術問題，這將有效提升相關領域的科學技術水平並形成體系能力。比如，我國天問二號探測器就在暗弱小行星目標捕獲與自主交會、弱引力小行星近距離探測自主導航、弱引力小天體表面可靠附著與固定、在軌目標特性反演與三維重構、復雜任務模式的探測器自主管理等方面完成了關鍵技術突破，成為牽引新型空間技術發展的先行者。

構建天地一體化協同監測預警體系

2024年9月5日凌晨，直徑約1.2米、編號為2024RW1的小行星劃破靜謐的星空，以約20千米/秒的速度闖入地球大氣層，在菲律賓北部距離地面25公裡處解體爆炸，未對當地人生活造成大的影響。它不知道的是，來自美國、中國、智利、澳大利亞等國多個天文台的望遠鏡，完整記錄了它生命中最后10多個小時的“流浪軌跡”，並准確預報了其撞擊時間和位置。

這是人類第9次成功預警小行星撞擊地球事件，也是中國監測網首次實現對預警小行星的接力追蹤觀測。

構建全方位的近地小行星防御，監測預警體系是基礎和前提，主要涉及3方面工作，一是近地小行星編目，通過天基、地基監測設備，發現新的小行星，進行定軌編目﹔二是威脅預警，對編目中有一定威脅的小行星，開展精密跟蹤，獲取精確軌道參數等信息，評估撞擊風險和危害程度﹔三是短期預報，對即將在近距離掠過地球、撞擊概率較高的小行星，進行精密跟蹤測量，持續預報撞擊區域。

我國自2018年正式加入國際小行星預警網和空間飛行任務規劃咨詢小組以來，以紫金山天文台1.04米口徑望遠鏡作為主干設備，對超過1300個近地小行星進行了觀測，新發現30多顆近地小行星。此外，冷湖2.5米大視場巡天望遠鏡、興隆2.16米、麗江2.4米和1.8米望遠鏡，均具備小行星觀測能力，“中國復眼”規劃建設25部30米孔徑雷達，建成后將具備對千萬公裡外小行星的探測與高精度成像能力。

“我國已形成常態化巡天能力，初步形成多口徑搭配、多功能結合、高效協同的地基監測網。”吳偉仁表示。

據了解，目前，美國構建了地基為主、天基補充的近地小行星監測網絡，結構最為完整，以11台專用地面光學望遠鏡和其他兼用的地基、天基平台，每年新發現大量近地小行星，制作發布數據庫，提供了98%的國際共享小行星編目數據。歐空局在2013年成立行星防御辦公室，組織開展近地小行星監測、數據處理、在軌處置等技術研究。俄羅斯現有9台專用望遠鏡，為小行星監測預警貢獻重要力量。

顯然，在全球范圍內，地基監測預警系統仍是當前的骨干設備，但地基觀測存在太陽側觀測盲區、有效觀測時間短、易受干擾等缺陷，無法實現全天域、全天時監測預警。

“相比之下，天基監測預警系統具有監測范圍廣、追蹤手段多樣、軌道預測准確等技術優勢，能夠彌補地基監測系統的固有缺陷，成為當前各國重點建設方向。”吳偉仁直言，天基監測預警系統也存在成本高、在軌維護困難、有效載荷配置單一等制約因素。

據介紹，目前，專用於小行星監測的天基平台較少，隻有加拿大的近地目標監視衛星，且沒有形成監測網絡。但部分國家使用空間望遠鏡或探測器開展小行星觀測活動，如美國的廣域紅外探測器、歐空局的蓋亞探測器、日本的光衛星等，我國嫦娥二號探測器飛越並獲取了“對地球有潛在威脅”的圖塔蒂斯小行星的清晰圖像，這些都起到了很好的補充作用。

形成多技術互補的在軌處置能力

今年初，伴隨編號2024 YR4的小行星撞擊地球概率的劇烈變化，很多人也經歷了“過山車”般的心情波動。

1%，2.3%，3.1%……撞擊概率飆升！觀測數據顯示，2024 YR4正朝地球而來，據美國國家航空航天局（NASA）“哨兵”系統估算，這顆直徑40~90米的“大塊頭”撞擊地球的速度或達17.32公裡/秒，釋放的能量約為770萬噸TNT當量，相當於500顆廣島原子彈。隨后形勢極速翻轉，新的觀測數據表明，2024YR4撞擊地球概率很快降至0.004%，但其在2032年12月22日撞擊月球的概率卻升至1.7%。

長舒一口氣的人們不禁要問，如果2024YR4真的撞擊地球，人類有能力防御它嗎?

2022年9月，NASA成功實施“雙小行星重定向測試”任務，利用航天器撞擊名為“迪莫弗斯”的近地小行星，成功將其繞行另一顆小行星“迪迪莫斯”的軌道周期縮短了約33分鐘，后續觀測研究發現，這次撞擊不僅改變了小行星的軌道，甚至改變了其形狀。此次撞擊成功驗証了動能撞擊防御小行星技術。

科學家設想了更多小行星在軌處置手段：利用核爆炸直接摧毀小行星，給小行星安裝火箭發動機推離其軌道，利用高能激光灼燒小行星形成噴流改變其軌道，給小行星“噴漆”改變其發射率和熱慣量、利用太陽光壓改變其軌道，用航天器抓取一顆較小的小行星、借力打力“砸”向目標小行星……

這場想象力的“盛宴”主要圍繞兩條思路展開，一是將小行星推離預測或原本軌道，使其不能與地球相撞﹔二是將小行星分解成在地球大氣層中可以燃燒殆盡的無害碎片。截至目前，除動能撞擊外，其他處置手段均處於構想階段，尚未得到驗証。

吳偉仁介紹，我國將在2027年前后實施小行星在軌處置演示驗証任務，首次動能撞擊任務主要實現三大目標：一是成功改變目標小行星的軌道﹔二是對撞擊過程進行全程觀測，獲取撞擊瞬間的速度、能量傳遞等關鍵數據﹔三是在撞擊后，對小行星的軌道變化、形貌等進行持續觀測，評估撞擊效果。

基於撞擊后不會對地球產生威脅、撞擊前后的觀測窗口、任務發射窗口等條件，我國將小行星撞擊目標初步選定為近地小行星2015XF261，其距離地球約1000萬公裡，直徑約35.5米，是完美的實驗對象。

“具體而言，動能撞擊要使其產生3到5厘米每秒的速度增量，以期改變其原有軌道，驗証動能撞擊的可行性，且驗証在100年內無撞擊地球風險。”吳偉仁介紹，未來，我國將構建小行星探測與防御綜合服務系統，形成“動能撞擊為主、多技術互補”的處置能力，建立近地小行星防御任務庫，實現“發現即有預案、風險即能應對”。

小行星撞擊是全人類共同面臨的潛在威脅，站在守衛地球安全與人類延續的角度來看，構建小行星防御能力，是全人類共同的任務。“中國作為負責任的航天大國，有責任、有義務、有能力貢獻中國智慧、發揮中國力量，系統構建小行星探測與防御體系，和世界一起守衛我們的地球家園。”吳偉仁說。

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