新添“复眼”，如何精准瞄准近地小行星？

出品|网易新闻

导语：“复眼工程”二期——大规模分布孔径深空探测雷达项目在重庆市云阳县开工，计划于2025年建成，建成后将成为世界上综合性能最强的深空探测雷达，能够实现对千万公里外小行星的细节探测，为我国近地小行星撞击防御和行星科学研究提供重要支撑。

一、小行星撞击是生命覆灭关键原因

2.9亿年前开始，由于火星和木星轨道之间的小行星带产生了某种大规模碰撞，导致了小行星撞击地球的频率增长了两三倍。较大的小行星一旦撞击到地球，释放的能量远超核武器，将酿成行星级别的灾害，甚至会对地球的地质产生深远的影响。

小行星撞击造成了恐龙的灭绝

6500万年前，撞击尤卡坦半岛北部的10千米直径小行星导致了白垩纪-第三纪灭绝事件，是恐龙灭绝的主要原因。自地球诞生以来，小行星撞击是地球的最大威胁之一，倘若人类文明也遭受这样的事件，其后果可想而知。

尤卡坦半岛的巨大陨石坑

随着航天技术的不断发展，世界各国开始不断发展小行星的防御计划和相关技术。小行星防御系统建立的基础是具备强大和常态化的深空探测能力，可以对广阔太空的目标实施精确定位和成像，“复眼工程”的推进正不断接近这一目标。

二、“复眼工程”观测小行星细节

传统的雷达如要进行远距离观测需要极大孔径，例如阿雷西博望远镜，耗资甚巨，且工程上较难实现。基于信号处理手段，利用多部小孔径雷达实现协同工作并合成大孔径雷达的效果一直是一个更具效率的方案，它能够突破传统集中孔径雷达的功率、孔径局限，随着系统中雷达数量的增加，能够实现更远距离的深空成像。

我国的“复眼工程”正是采用了这种技术，原理类似于昆虫复眼，与人类的单眼不同，昆虫依靠多个小视觉神经由大脑处理实现远距离观测，这也是它被冠名为“复眼工程”的原因。

昆虫能够合成复眼接收到的信息

“复眼工程”计划建设世界上探测距离最远的雷达，主要通过合成孔径雷达技术来实现，目的是通过高分辨率观测小行星满足近地小行星防御等国际重大需求，并进一步研究不同小行星的形成原理，填补我国在该领域的空白。

此工程中，系统中的每一部雷达都有独立的天线、发射机与接收机，构成单个独立的收发单元，相当于昆虫的单个视觉神经。但在此基础之上，每一部雷达都通过数据链路与中心的计算系统相连，通过相关的算法完成信息的过滤和整合，最终完成三维的成像，从而能够代替传统的超大孔径雷达。

该项目第一期由4部16米孔径的雷达组成，已经于2022年末建设完成，并成功拍摄了月球地形三维雷达图像，证明了该技术方案可行；目前正在进行的第二期将建设25部30米孔径雷达，探测距离和精度都将继续提升，目标是能够初步探测类地行星、近地小行星（千万公里级别距离）和木星伽利略卫星（木星最大的四颗卫星）的大致地形；“复眼工程”的第三期计划建设雷达单元数量至百部以上，目的是拓展人类通过雷达进行深空探测的边界，进一步提升系统的总体效果，为太阳系中的更多天体描绘细致的三维图像，加强我国行星科学方面的研究。

“复眼工程”一期已经完成了月球表面的三维成像

“复眼工程”二期概念图

三、深度融入小行星防御计划

美国和欧洲航天局之前已经相继提出了自己的小行星防御计划，其中美国已经在“小行星重定向”计划中发射卫星撞击改变了一颗小行星的轨道。

美国的撞击试验已经改变了小行星的轨道

基于对全人类命运的思考和责任，我国提出了在“十四五”期间逐步建设小行星防御系统，目标是开发出一种技术或方法来防止和解除小行星撞击地球的威胁。“复眼工程”作为整个防御系统的一部分，旨在提供高效探测小行星的工具。针对小行星，目前主要的思路仍然是采用通过动能撞击改变轨道，我国计划在2025年左右寻找一颗有威胁的小行星，既进行抵近观测，又实施就近撞击，就改变其轨道进行技术试验。此外，在这套体系下，面对大体积的小行星，也可以采用大当量核弹炸碎小行星的方案，最终目的是使剩下的碎片对地球无害化。

小行星撞击地球想象图

通过不断完善小行星防御上的经验，当未来人类真正需要应对小行星朝向地球的撞击时，也能够做出中国贡献。

另一方面，小行星既可能对地球造成危害，又可以说有相当的利用价值。相关的研究显示太阳系中的部分小行星蕴含水、碳以及大量地球上的稀缺资源，随着对小行星的深入了解，开发利用小行星资源是人类太空探索能力不断增强的必然结果。地球资源终究有限，并且将质量摆脱引力运上太空的代价过大，能够开发太空资源用于宇宙探索的正向循环或许是人类迈向星际文明相当关键的一步。

作为我国小行星探索工程的关键组成部分，“复眼工程”的另一个主要用途就是为发射小行星探测卫星提供探测支撑，协助积累小行星相关的技术资料。

部分小行星拥有大量的金属资源

结语：

迄今为止，人类已经在不长的历史中建立了灿烂的文明，但从宇宙的层面上看，我们仍然十分脆弱。对于小行星的防御不光是技术问题，更具哲学意义，做出的相关技术努力关系着人类是否能成为地球历史上第一种摆脱行星限制、迈向星际的生命。