“以石击石”“末级击石”……中国的小行星防御计划，可能比你想象的更夸张！

不久前中国中国探月工程总设计师、深空探测实验室主任兼首席科学家吴伟仁提出中国将展开小行星撞击试验，以验证近地小行星防御能力。中国小行星防御计划也因此为大众所熟知。

提到小行星防御计划，可能很多人的第一印象都来自好莱坞电影里用核装置引爆小行星的常见设想。对于人类而言，核武器的威力堪称惊人，但放在宇宙尺度中，它所能发挥的作用实在微不足道，就人类当前的技术能力，想要靠核弹将小行星炸碎的设想在工程上基本没有可行性。

因此更现实的方案是在极远的距离外，通过撞击等方法改变小行星的运行轨迹——哪怕只能产生非常微小的变化，但在飞行足够长的距离后，也能让小行星错过与地球相撞的命运。按照这个思路，美国的近地小行星防御演示验证任务，即“双小行星重定向测试”（DART）任务于2022年9月实现对小行星迪蒂莫斯的子星狄莫弗斯的动能撞击，证实了该技术的可行性。

美国提出的另一种类似思路是“引力牵引器”，它属于在小行星附近徘徊的重型航天器，凭借巨大质量带来的引力实现对小行星的拖拽，使其偏离原定轨道。第三种思路也是利用核装置，但不是指望它摧毁小行星，而是借助核爆炸改变小行星的运行轨迹。

“双小行星重定向测试”（DART）任务证明了动能撞击在技术上的可行性

但必须得说，后两种方案虽然听起来很奇妙，但可行性也存在很大问题：引力牵引需要质量足够大的航天器，目前人类科技暂时还做不到；而核装置在真空中爆炸时无法产生冲击波，大部分能量都通过辐射白白释放了，对于改变小行星的轨迹效果甚微，而且爆炸的后果也难以预料——谁知道会不会产生更多威胁地球的小行星碎片？

相比之下，中国的小行星防御计划虽然听上去没有那么天马行空，但在工程上更具有可行性。吴伟仁介绍说，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。具体来说，就是在距地球1000万公里左右的地方，对迎面而来的小天体发射动能撞击器，交会后争取能够产生极大的动能从而改变小天体的轨道。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到地球。

此外，基于撞击方案，中国还提出了另外两种更具想象力的小行星防御计划。目前撞击方案的最大难点在于航天器的动能与小行星相比实在太小，如果来袭的小行星质量较大，问题就更为严重。中国的“以石击石”“末级击石”两个计划就是针对这个问题而来。

“以石击石”加强型动能撞击行星防御任务概念

2020年中国科学院国家空间科学中心复杂航天系统电子信息技术重点实验室李明涛团队提出了“以石击石”加强型动能撞击行星防御任务概念，通过发射无人飞行器捕获小尺寸小行星或者在碎石堆小行星上采集超过100吨的岩石，与飞行器构成组合撞击体，操控组合体撞击对地球有潜在威胁的小行星。该团队的计算结果显示，以直径约350米、重量约为6100万吨的阿波菲斯小行星为例，利用经典动能撞击方法对阿波菲斯小行星的偏转距离约176公里，而“以石击石”方案对阿波菲斯小行星的偏转距离则达到1866公里，提升了10倍！

2021年，中科院国家空间科学中心团队进一步提出末级击石（AKI）技术，传统任务中，火箭末级在完成使命后会被抛弃，成为太空垃圾。但末级击石方案会在航天器进入深空逃逸轨道后，火箭末级与航天器不实施星箭分离，而是保持连接形成一个组合体共同撞击小行星。仿真计算显示，传统撞击方法需要发射79枚长征五号火箭，而采用末级击石技术只需23枚，成本降低到原来的三分之一。

不过，无论是哪种方案，尽早发现和识别对地球造成威胁的小行星都是前提，因此吴伟仁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，建设小行星防御体系，保护地球家园，赓续人类文明。

来源：钛时代