光明日报记者 崔兴毅

　　在日前举行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、中国工程院院士吴伟仁宣布，中国正在规划对一颗小行星实施动能撞击演示验证任务，以验证小行星防御方案可行性。“一石激起千层浪”，大家热烈讨论开来：宇宙这么大，为什么地球不能与近地小行星“各自安好”？人类又该怎样防御那些“不怀好意”的近地小行星？

　　主动防御是应对小行星威胁的生存之道

　　小行星是指轨道环绕太阳运行，体积和质量比行星和矮行星小，并且不易释放出气体和尘埃的小天体。太阳系中有数十亿颗小行星，根据公转轨道分布，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，轨道近日点距离在1.3天文单位（1天文单位为日地平均距离）以内的小行星被称为近地小行星，截至2025年3月，人类已发现近地小行星38048颗，它们的运动轨道易受大行星牵引而改变，并可能撞击地球，是太阳系内对地球最具潜在威胁的天体之一。

　　在地球历史上，近地小行星撞击地球事件频发。有科学家推测，地球上发生过22次不同程度的生物灭绝事件，至少10次是由小行星撞击地球所致。例如，科学界普遍认为，6500万年前一颗落在墨西哥尤卡坦半岛的近地小行星，导致了地球上约75%的物种灭绝，其中也包括当时的“地球霸主”——恐龙。

　　1908年6月30日，一颗直径约50米的小行星在西伯利亚通古斯河上空爆炸，2000多平方公里的森林被焚毁；2013年，俄罗斯车里雅宾斯克上空一颗直径约17米的小行星爆炸，冲击波导致近1500人受伤，3000栋房屋受损；今年9月3日晚，近地小行星2025QD8从距离地球仅21万公里处，“耀武扬威”地飞驰而过……

　　近地小行星的“罪行”可谓罄竹难书，但这似乎与我们的直观感受存在明显差异：如此高的撞击频率，为何撞击痕迹却鲜有见到？

　　事实上，大部分“天外来客”会在大气层中烧毁，少部分撞击地表的“证据”，还会被地球板块运动、海洋占比或生命活动等因素掩盖。比如，加拿大“魁北克之眼”源于2亿多年前的一次巨大撞击，经长期侵蚀作用，演变为如今直径约70公里的环形湖，早已不复当年陨石坑的模样。

　　相关统计显示，直径超过1000米的大型小行星撞击事件发生概率较低，目前尚未发现可能撞击地球的此类小行星；直径10米以下的小行星撞击事件虽然频发，但大部分无法穿越地球大气“防护罩”。因此，直径10~1000米的近地小行星是需要应对防范的重点对象，特别是直径140米以上，且与地球最小交会距离在0.05天文单位（约750万千米）以内的小行星是防御的主要目标。

　　“高破坏性撞击事件，概率极小，但危害极大。”吴伟仁说，只要持续提升监测预警能力，就可以对近地小行星的撞击时间、落点、危害程度进行相对准确的提前预报。再通过采取多手段在轨处置，形成主动防御能力，就可以完全避免或显著降低撞击造成的损失。

　　此外，开展小行星防御工作，需要解决天文学、数学、物理学、力学、地学、信息科学、控制科学、航空宇航科学、法学等领域的基础科学与关键技术问题，这将有效提升相关领域的科学技术水平并形成体系能力。比如，我国天问二号探测器就在暗弱小行星目标捕获与自主交会、弱引力小行星近距离探测自主导航、弱引力小天体表面可靠附着与固定、在轨目标特性反演与三维重构、复杂任务模式的探测器自主管理等方面完成了关键技术突破，成为牵引新型空间技术发展的先行者。

　　构建天地一体化协同监测预警体系

　　2024年9月5日凌晨，直径约1.2米、编号为2024RW1的小行星划破静谧的星空，以约20千米/秒的速度闯入地球大气层，在菲律宾北部距离地面25公里处解体爆炸，未对当地人生活造成大的影响。它不知道的是，来自美国、中国、智利、澳大利亚等国多个天文台的望远镜，完整记录了它生命中最后10多个小时的“流浪轨迹”，并准确预报了其撞击时间和位置。

　　这是人类第9次成功预警小行星撞击地球事件，也是中国监测网首次实现对预警小行星的接力追踪观测。

　　构建全方位的近地小行星防御，监测预警体系是基础和前提，主要涉及3方面工作，一是近地小行星编目，通过天基、地基监测设备，发现新的小行星，进行定轨编目；二是威胁预警，对编目中有一定威胁的小行星，开展精密跟踪，获取精确轨道参数等信息，评估撞击风险和危害程度；三是短期预报，对即将在近距离掠过地球、撞击概率较高的小行星，进行精密跟踪测量，持续预报撞击区域。

　　我国自2018年正式加入国际小行星预警网和空间飞行任务规划咨询小组以来，以紫金山天文台1.04米口径望远镜作为主干设备，对超过1300个近地小行星进行了观测，新发现30多颗近地小行星。此外，冷湖2.5米大视场巡天望远镜、兴隆2.16米、丽江2.4米和1.8米望远镜，均具备小行星观测能力，“中国复眼”规划建设25部30米孔径雷达，建成后将具备对千万公里外小行星的探测与高精度成像能力。

　　“我国已形成常态化巡天能力，初步形成多口径搭配、多功能结合、高效协同的地基监测网。”吴伟仁表示。

　　据了解，目前，美国构建了地基为主、天基补充的近地小行星监测网络，结构最为完整，以11台专用地面光学望远镜和其他兼用的地基、天基平台，每年新发现大量近地小行星，制作发布数据库，提供了98%的国际共享小行星编目数据。欧空局在2013年成立行星防御办公室，组织开展近地小行星监测、数据处理、在轨处置等技术研究。俄罗斯现有9台专用望远镜，为小行星监测预警贡献重要力量。

　　显然，在全球范围内，地基监测预警系统仍是当前的骨干设备，但地基观测存在太阳侧观测盲区、有效观测时间短、易受干扰等缺陷，无法实现全天域、全天时监测预警。

　　“相比之下，天基监测预警系统具有监测范围广、追踪手段多样、轨道预测准确等技术优势，能够弥补地基监测系统的固有缺陷，成为当前各国重点建设方向。”吴伟仁直言，天基监测预警系统也存在成本高、在轨维护困难、有效载荷配置单一等制约因素。

　　据介绍，目前，专用于小行星监测的天基平台较少，只有加拿大的近地目标监视卫星，且没有形成监测网络。但部分国家使用空间望远镜或探测器开展小行星观测活动，如美国的广域红外探测器、欧空局的盖亚探测器、日本的光卫星等，我国嫦娥二号探测器飞越并获取了“对地球有潜在威胁”的图塔蒂斯小行星的清晰图像，这些都起到了很好的补充作用。

位于青海冷湖的墨子巡天望远镜。新华社发

　　形成多技术互补的在轨处置能力

　　今年初，伴随编号2024 YR4的小行星撞击地球概率的剧烈变化，很多人也经历了“过山车”般的心情波动。

　　1%，2.3%，3.1%……撞击概率飙升！观测数据显示，2024 YR4正朝地球而来，据美国国家航空航天局（NASA）“哨兵”系统估算，这颗直径40~90米的“大块头”撞击地球的速度或达17.32公里/秒，释放的能量约为770万吨TNT当量，相当于500颗广岛原子弹。随后形势极速翻转，新的观测数据表明，2024YR4撞击地球概率很快降至0.004%，但其在2032年12月22日撞击月球的概率却升至1.7%。

　　长舒一口气的人们不禁要问，如果2024YR4真的撞击地球，人类有能力防御它吗?

　　2022年9月，NASA成功实施“双小行星重定向测试”任务，利用航天器撞击名为“迪莫弗斯”的近地小行星，成功将其绕行另一颗小行星“迪迪莫斯”的轨道周期缩短了约33分钟，后续观测研究发现，这次撞击不仅改变了小行星的轨道，甚至改变了其形状。此次撞击成功验证了动能撞击防御小行星技术。

　　科学家设想了更多小行星在轨处置手段：利用核爆炸直接摧毁小行星，给小行星安装火箭发动机推离其轨道，利用高能激光灼烧小行星形成喷流改变其轨道，给小行星“喷漆”改变其发射率和热惯量、利用太阳光压改变其轨道，用航天器抓取一颗较小的小行星、借力打力“砸”向目标小行星……

　　这场想象力的“盛宴”主要围绕两条思路展开，一是将小行星推离预测或原本轨道，使其不能与地球相撞；二是将小行星分解成在地球大气层中可以燃烧殆尽的无害碎片。截至目前，除动能撞击外，其他处置手段均处于构想阶段，尚未得到验证。

　　吴伟仁介绍，我国将在2027年前后实施小行星在轨处置演示验证任务，首次动能撞击任务主要实现三大目标：一是成功改变目标小行星的轨道；二是对撞击过程进行全程观测，获取撞击瞬间的速度、能量传递等关键数据；三是在撞击后，对小行星的轨道变化、形貌等进行持续观测，评估撞击效果。

　　基于撞击后不会对地球产生威胁、撞击前后的观测窗口、任务发射窗口等条件，我国将小行星撞击目标初步选定为近地小行星2015XF261，其距离地球约1000万公里，直径约35.5米，是完美的实验对象。

　　“具体而言，动能撞击要使其产生3到5厘米每秒的速度增量，以期改变其原有轨道，验证动能撞击的可行性，且验证在100年内无撞击地球风险。”吴伟仁介绍，未来，我国将构建小行星探测与防御综合服务系统，形成“动能撞击为主、多技术互补”的处置能力，建立近地小行星防御任务库，实现“发现即有预案、风险即能应对”。

　　小行星撞击是全人类共同面临的潜在威胁，站在守卫地球安全与人类延续的角度来看，构建小行星防御能力，是全人类共同的任务。“中国作为负责任的航天大国，有责任、有义务、有能力贡献中国智慧、发挥中国力量，系统构建小行星探测与防御体系，和世界一起守卫我们的地球家园。”吴伟仁说。

　　【延伸阅读】小行星撞击试验：碎石喷发产生巨大推力改变小行星轨道

　　《行星科学杂志》日前披露，美国国家航空航天局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。

　　2022年9月26日，美国航天局“双小行星重定向测试（DART）”航天器撞击了一个近地双小行星系统中较小的一颗小行星，以期改变它的运行轨道。撞击后的地面和太空观测数据确认，撞击导致这颗小行星的运行轨道“变形”，原本的圆形轨道变成椭圆形。其轨道周期也发生变化，围绕这一双小行星系统中另一颗小行星运行一周的时间缩短约33分钟。

　　在撞击发生前，DART搭载的意大利航天局研发的一颗卫星与航天器分离，自主飞向小行星。卫星在近距离飞掠期间拍摄了一系列图片，捕捉到撞击和喷发瞬间的画面。美国航天局和意大利航天局等机构研究人员深入分析这些影像后发现，小行星喷射出的尘埃和岩石质量约为航天器本身质量的3万倍，对小行星轨道的推动效应远强于航天器的直接撞击。

　　负责研究的美国航天局戈达德航天中心的拉明·洛拉基表示，小行星喷射出的物质羽流就像一台短暂启动的火箭发动机，给小行星额外“推一把”。参与研究的美国马里兰大学巴尔的摩县分校的戴维·格莱纳尔表示，许多近地小行星的结构与此次小行星相似。因此，未来研发用于行星防御任务的航天器时，必须将撞击后喷发碎片产生的额外推力纳入考量。

　　（据新华社）

　　《光明日报》（2025年10月23日 16版）