不久前中國中國探月工程總設計師、深空探測實驗室主任兼首席科學家吳偉仁提出中國將展開小行星撞擊試驗，以驗證近地小行星防禦能力。中國小行星防禦計劃也因此為大眾所熟知。
提到小行星防禦計劃，可能很多人的第一印象都來自好萊塢電影里用核裝置引爆小行星的常見設想。對於人類而言，核武器的威力堪稱驚人，但放在宇宙尺度中，它所能發揮的作用實在微不足道，就人類當前的技術能力，想要靠核彈將小行星炸碎的設想在工程上基本沒有可行性。
因此更現實的方案是在極遠的距離外，通過撞擊等方法改變小行星的運行軌跡——哪怕只能產生非常微小的變化，但在飛行足夠長的距離後，也能讓小行星錯過與地球相撞的命運。按照這個思路，美國的近地小行星防禦演示驗證任務，即「雙小行星重定向測試」（dart）任務於2022年9月實現對小行星迪蒂莫斯的子星狄莫弗斯的動能撞擊，證實了該技術的可行性。
美國提出的另一種類似思路是「引力牽引器」，它屬於在小行星附近徘徊的重型航天器，憑藉巨大質量帶來的引力實現對小行星的拖拽，使其偏離原定軌道。第三種思路也是利用核裝置，但不是指望它摧毀小行星，而是藉助核爆炸改變小行星的運行軌跡。
「雙小行星重定向測試」（dart）任務證明了動能撞擊在技術上的可行性
但必須得說，後兩種方案雖然聽起來很奇妙，但可行性也存在很大問題：引力牽引需要質量足夠大的航天器，目前人類科技暫時還做不到；而核裝置在真空中爆炸時無法產生衝擊波，大部分能量都通過輻射白白釋放了，對於改變小行星的軌跡效果甚微，而且爆炸的後果也難以預料——誰知道會不會產生更多威脅地球的小行星碎片？
相比之下，中國的小行星防禦計劃雖然聽上去沒有那麼天馬行空，但在工程上更具有可行性。吳偉仁介紹說，這項任務擬採用「伴飛+撞擊+伴飛」的任務模式，發射觀測器和撞擊器。觀測器先期抵達對目標小行星進行抵近觀測，獲取其詳細特性參數，然後撞擊器對小行星實施高速撞擊。具體來說，就是在距地球1000萬公里左右的地方，對迎面而來的小天體發射動能撞擊器，交會後爭取能夠產生極大的動能從而改變小天體的軌道。目前計劃能夠改變3到5厘米的軌道，讓小行星至少幾十年到100年之內不能夠再撞擊到地球。
此外，基於撞擊方案，中國還提出了另外兩種更具想像力的小行星防禦計劃。目前撞擊方案的最大難點在於航天器的動能與小行星相比實在太小，如果來襲的小行星質量較大，問題就更為嚴重。中國的「以石擊石」「末級擊石」兩個計劃就是針對這個問題而來。
「以石擊石」加強型動能撞擊行星防禦任務概念
2020年中國科學院國家空間科學中心複雜航天系統電子信息技術重點實驗室李明濤團隊提出了「以石擊石」加強型動能撞擊行星防禦任務概念，通過發射無人飛行器捕獲小尺寸小行星或者在碎石堆小行星上採集超過100噸的岩石，與飛行器構成組合撞擊體，操控組合體撞擊對地球有潛在威脅的小行星。該團隊的計算結果顯示，以直徑約350米、重量約為6100萬噸的阿波菲斯小行星為例，利用經典動能撞擊方法對阿波菲斯小行星的偏轉距離約176公里，而「以石擊石」方案對阿波菲斯小行星的偏轉距離則達到1866公里，提升了10倍！
2021年，中科院國家空間科學中心團隊進一步提出末級擊石（aki）技術，傳統任務中，火箭末級在完成使命後會被拋棄，成為太空垃圾。但末級擊石方案會在航天器進入深空逃逸軌道後，火箭末級與航天器不實施星箭分離，而是保持連接形成一個組合體共同撞擊小行星。模擬計算顯示，傳統撞擊方法需要發射79枚長征五號火箭，而採用末級擊石技術只需23枚，成本降低到原來的三分之一。
不過，無論是哪種方案，儘早發現和識別對地球造成威脅的小行星都是前提，因此吳偉仁向全球夥伴發出合作倡議，在地面聯合監測、聯合研製與載荷搭載、數據與成果共享等方面開展積極合作，建設小行星防禦體系，保護地球家園，賡續人類文明。
來源：鈦時代
