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建小行星防御体系!吴伟仁新论文:中国2029年将进行轨道偏转试验

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我国在2021年便首次明确提出要建设近地小行星防御系统,后来又明确提出要实施近地小行星防御演示验证任务。



中国工程院院士、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近期发表在《深空探测学报》上的论文《近地小行星防御体系研究》,提及了我国首次近地小行星防御演示验证任务的更多信息,论文再次指出该任务中的动能撞击将在2029年左右进行,这进一步佐证了龙乐豪院士今年3月在深圳第二届商业航天产业发展大会上给出的精确发射窗口,说明该任务的探测器在2027年左右发射的可能性很高。



结合最近几年陆续曝光出的信息,中国首次近地小行星防御演示验证任务的大致规划已经基本确定,那就是一次发射两个探测器,对一颗直径30米级、距离地球上千万公里的近地小行星采用动能撞击的方式,偏转其轨道,以此验证对有极高风险、极大概率撞击地球的近地小行星进行主动防御的可行性。



用于该任务的两个探测器,分别是观测器和撞击器。任务实施过程中,探测器将借助金星的引力进行轨道转移和加速,探测器先抵近小行星伴飞,对其形貌、结构、轨道等开展观测,在此基础上确定好撞击点和时机,然后再利用撞击器进行高速撞击,最后观测器将持续伴飞,观测评估撞击效果以及轨道偏转效果。

对于任务撞击目标,目前有两个候选者,首选是近地小行星2016 WP8、备选是近地小行星2015 XF261,它们均是阿登型小行星,距离地球千万公里量级,对地球均没有威胁,直径均在30米级,比近地小行星2016 HO3要略小一些。天问2号探测器已经于今年7月初与2016 HO3实现了交会,这个任务虽然主要是开展小行星采样返回,但也将为几年后开展的近地小行星防御演示验证任务奠定一定经验和技术基础。



如果人类提前多年发现一颗直径数十米甚至上百米的近地小行星大概率会撞上地球,最好的方法不是将其炸碎,而是提前发射航天器,运用动能撞击、激光照射、引力拖拽等手段逐步偏转其轨道,消除其与地球相撞的可能性。



对于动能撞击这种方式,想提高轨道偏转效果,除了撞击点与时机要选择合适,提升撞击器的速度也很重要,因为在质量一定的情况下,物体的运动速度越快,动能也就越大,撞击效果也就越显著。公开披露的信息显示,我国这一近地小行星防御演示验证任务,撞击器的撞击速度计划达到10公里每秒。



迄今全球就只有美国成功实施过一次近地小行星轨道偏转试验。2022年9月,NASA用DART探测器、以约6公里每秒的速度撞击了小行星Didymos的卫星Dimorphos,直接改变了其公转轨道,这是人类首次在轨验证动能偏转小行星技术。这一双小行星系统,主星直径约780米、卫星直径约160米,在2022年9月时距离地球大约1000万公里。后续欧空局还于2024年10月发射了主要用于勘测DART撞击效果的赫拉探测器,该探测器将于2026年底抵达探测目标。



我国这一类似的计划若能于2029年左右成功实施,将成为全球第2个成功验证动能偏转小行星技术的国家!然而这只是开始,2030年以后我国应该还会规划动能更大或者其它类型的小行星轨道偏转试验,因为我国的最终目标是要构建一个集监测、预警、在轨处置等于一体的近地小行星防御系统。



太阳系内的小行星数量众多,关于小行星撞地球,这不是科幻,而是现实。最近的一次知名事件发生在2013年,当时一颗直径估计17米的小行星,在俄罗斯车里雅宾斯克上空爆炸解体,造成上千人受伤。回顾历史,100多年前的通古斯大爆炸事件、6500万年前的恐龙灭绝事件等,都极有可能与小行星撞击有关。这些事件表明,来自太空中的威胁也是需要防范的,人类有必要构建起完善的小天体防御体系。美国以及中国开展的小行星轨道偏转试验,为这一体系的搭建迈出了重要一步。

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