在近日落幕的深空探測國際會議上,中國深空探測實驗室宣布了一項重要計劃:我國即將啟動“小行星動能撞擊驗證”任務。這一消息引發了全球科學界的廣泛關注。科學家們不僅提出了小行星探測、防御及資源開發利用的全面構想,還向國際伙伴發出了合作倡議,呼吁共同應對來自小行星的潛在威脅。
小行星撞擊地球的威脅并非虛構。截至目前,人類已發現的太陽系小天體數量接近144萬顆,且這一數字仍在持續增長。其中,部分近地小行星的軌道與地球軌道相交,存在撞擊風險。木星因其強大的引力場,常被視為“地球的守護神”,因為它能捕獲部分小行星,從而降低其撞擊地球的可能性。然而,一旦小行星突破防線撞擊地球,后果將不堪設想:海嘯、地殼物質融化、粉塵遮蔽天空、大規模酸雨等災難將接踵而至,嚴重破壞地球生態。撞擊的嚴重程度主要取決于小行星的質量。
歷史上,小行星撞擊曾給地球帶來過災難性影響。1980年,諾貝爾獎得主路易斯·阿爾瓦提出“小行星撞擊”學說,認為0.65億年前的一顆小行星撞擊地球,導致了約75%的物種滅絕,恐龍便是其中之一。隨著觀測技術的進步,一系列小行星撞擊事件被證實,人們愈發意識到這類事件對地球生命的毀滅性威脅。因此,通過跟蹤監測、預測評估和防御應對等措施來保護地球和人類安全,已成為全球科學界的共識。
1999年,國際小行星聯合會(IAU)為提升公眾對小行星撞擊危險的認識,將小天體撞擊危險預測分為0-10級,以表征可能撞擊事件的概率和后果。目前,全球多個地基望遠鏡項目正承擔著普查直徑大于140米的近地小行星的任務,包括卡特琳娜巡天計劃、泛星巡天計劃以及小行星陸地撞擊持續報警系統(TLAS)。我國紫金山天文臺的近地天體望遠鏡也積極參與其中。盡管目前對直徑大于1公里的近地小行星觀測較為完備,但仍有大量直徑小于1公里的近地小行星未被觀測到,潛在危險依然存在。
為應對這一挑戰,國際社會已展開多次合作。2017年,國際小行星預警網絡(IAWN)組織了一場全球行星防御演習,14個國家參與其中。演習目標是利用全球觀測資源,對一顆小行星進行聯合觀測、建模和預測,并測試實時協調和交互網絡的能力。盡管因颶風等不可抗力因素導致演習失敗,但在實時協調和結果共享方面仍取得了成功。目前,IAWN仍會實時更新與地球近交匯的小行星列表,為全球防御提供重要數據支持。
在防御手段上,科學家們已達成共識,主要分為兩類:一是將小行星推離預測或原本的軌道,避免其與地球相撞;二是將小行星分解成在大氣層中可燃燒殆盡的無害碎片。其中,動能撞擊技術已被視為較為成熟的一種防御手段。2022年9月27日,美國NASA的雙小行星重定向測試(DART)航天器成功撞擊了一顆名為迪莫弗斯(Dimorphos)的近地小行星,驗證了這一技術的可行性。
與美國不同,我國即將采用的“伴飛+撞擊+伴飛”創新模式,將對一顆小行星實施動能撞擊驗證。深空探測實驗室主任吳偉仁在會議上透露,該方案包含觀測器先期偵察、撞擊器精確打擊、伴飛器動態評估的三段式設計。中國已選定編號為2015XF261的小行星作為撞擊目標,其直徑約35.5米,大小及形狀均適合開展初步實驗。
在撞擊任務中,探測器將攜帶光譜及激光三維探測儀、中視場彩色相機、探測雷達、塵埃與粒子分析儀等設備,奔向2015XF261,對小行星本體和撞擊過程進行深入研究。中國深空探測實驗室強調,該任務必須滿足五個基本條件:撞擊后不會對地球產生威脅;目標軌道傾角不大于7°,偏心率不大于0.6;撞擊前地基望遠鏡至少有一次觀測窗口;撞擊時國內地基望遠鏡可見;撞擊后3年間至少有一次觀測窗口;目標必須符合2025年至2045年的任務發射窗口。
目前,該任務的前序研究工作已全面展開。去年9月,中國科學院紫金山天文臺成功對一顆進入大氣層的小行星2024RW1進行了完整追蹤;今年5月29日,天問2號探測器發射升空,將對2016HO3和311P兩顆小天體進行探測。現在,天問2號仍在前往2016HO3的路上。我國科學家在會議上還向全球伙伴發出合作倡議,希望在地面聯合監測、聯合研制與載荷搭載、數據與成果共享等方面開展積極合作,共同守衛地球安全。