探索小行星防御新路径(科技大观)
浩瀚的太阳系中，围绕太阳公转的不仅有八大行星，还有千千万万个头不等、形状各异、运行轨道不同的小行星。它们在装点太空的同时，也带来了撞击地球的风险和隐患。或许有人认为担心小行星撞地球是杞人忧天，但只要看一眼月球上大大小小的陨石坑，就知道此类事故在太空中并不是新鲜事。之所以察觉不到，是因为人类可记录的历史还过于短暂。
有大量证据表明，6600万年前，一颗直径约10公里的小行星撞击了北美墨西哥湾。在地球上生存了1.6亿年的恐龙因此灭绝。最近的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。可见，小行星防御与人类未来息息相关，因此是世界各航天大国都在开展的前沿科学研究。
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。
美国国家航空航天局不久前利用“猎鹰9号”运载火箭成功发射了“双小行星重定向测试任务”，这是人类首个小行星防御测试任务，是动能撞击技术在深空环境中的首次验证。所发射航天器重约550千克，将会在2022年10月实验对象“迪迪莫斯”双小行星系统接近地球时，以约6.6公里/秒的高速去撞击这一系统中的“小月亮”。就像地球有月球，有些小行星也有自己的天然卫星。“迪迪莫斯”双小行星系统就由一颗直径约780米的主星和一颗直径约160米的“小月亮”组成。这颗“小月亮”像钟表一样，每11小时55分钟环绕主星运行一圈。预计撞击后，其相对主星的绕转周期将被缩短10分钟左右，届时可以通过地面望远镜观测到绕转周期的改变。
这一任务设计得相当巧妙。首先，选择的实验对象无论怎么受到撞击，在未来几百年都不可能撞击地球，防止人类弄巧成拙，把一颗本来无害的小行星导向地球。其次，通过测量子星相对主星的绕转周期改变量来评估撞击效果，规避了直接测量微弱速度改变的难题。再者，撞击窗口选择在2022年这颗小行星距离地球仅1100万公里处，可以利用地面光学和雷达望远镜对撞击过程进行全程监测。与此同时，这一任务还计划开展柔性太阳能帆板、新型电推进系统等多项新技术试验，为未来深空探索积累宝贵的技术经验。
小行星撞击是全人类共同面对的重大潜在威胁，我国政府和科学家同样高度重视，将论证建设近地小行星防御系统作为未来重要航天项目之一，并提出了“以石击石”“末级击石”等中国特色的小行星防御方案。期待未来，中国能够为防御小行星撞击、保护地球家园贡献更多智慧和力量。
(作者为中国科学院国家空间科学中心研究员)
