9月4日至5日,第三届深空探测天都国际会议在合肥举行,中国探月工程总设计师吴伟仁会上介绍,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。
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。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。
“近地小行星是太阳系中最具潜在威胁的天体之一,小行星撞击被列为威胁人类生存的二十大灾难之首。”吴伟仁介绍,科学界普遍认为6600万年前,小行星撞击地球导致了包括恐龙在内全球大约75%的物种灭绝。
太阳系中存在数十亿颗小行星,其中约1365颗(轨道距地球750万公里内)被认为具有撞击风险。若直径超过140米的小行星撞击地球,其破坏力相当于数千万吨爆炸。
回望历史,如果那颗名为“希克苏鲁伯”(Chicxulub)的小行星没有在约6600万年前的某一天撞击地球,或许直到今天恐龙仍然是地球的主宰。今天,科学界普遍认为,正是因为这颗直径约12公里的小行星撞击了今天地球的墨西哥湾地区,造成全球气候发生剧烈变化,从而导致了恐龙灭绝。
最近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。
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。
按照天体运动学的原理,人类的防御方案不用直接摧毁小行星(目前也远没有这个能力),仅需施加外力将它稍微推离威胁地球的轨道,即可让万有引力带着它“失之毫厘,谬以千里”,从而错过与地球的撞击。而在深空中,一旦错过,就是永别了。
2022年,美国国家航空航天局(NASA)就成功实施了“双小行星重定向测试”任务,通过把速度极快的航天器撞击小行星,成功偏转了小行星轨道。当年9月27日,已经在太空中长途奔袭308天的NASA航天器“飞镖”(DART,双小行星改道测试航天器)顺利撞上一颗小行星。此次撞击实验取得了成功。美国《行星科学杂志》今年8月21日发布的一项新研究显示,美国航天局2022年实施的航天器撞击近地小行星试验,导致小行星表面喷射出了约1.6万吨尘埃与岩石,其对小行星产生的推力远超航天器本身的撞击力,从而改变了一颗近地小行星的运行轨道。
中国规划的小行星撞击也是类似的理论基础。
“小行星探测、防御和资源开发利用,直接关系到地球安全和人类福祉,工程体系构成复杂、产业经济潜力巨大、在轨实施技术难度大、适宜开展国际协作。”吴伟仁解释,小行星并非单单意味着“风险”,其本身还是一种“宝藏”,小行星富含铁、镍、铂族金属以及水冰等资源,具有重要的经济价值,主要航天国家对此高度重视。
据介绍,小行星探测、防御和资源开发对于全人类具有深远战略意义,也是国际社会的广泛共识。我国将向全球伙伴发出合作倡议,在地面联合监测、联合研制与载荷搭载、数据与成果共享等方面开展积极合作。
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