我国计划对千万公里外的小行星进行撞击试验,如何才能精确撞击?

星迹旅行家 2023-10-23 14:17:46

10月22日,吴伟仁院士在合肥正式宣布:未来15年,中国深空探测探测计划,正式宣告将首次实施近地小行星防御任务,对一颗数千万公里外的小行星实施动能撞击,确保“撞得准,推得动,测得出,说得清”。中国版本的“神盾计划”开始了!

吴伟仁院士

以前,我国某地发生“火流星”事件,天文爱好者总是去NASA小行星防御系统网页上去查询,国内只有太空碎片观测中心。那时候就在想,要是发生小行星撞击地球导致恐龙灭绝那样的事件,人类是不是也只能干等着,无法采取有效行动。

(双星重定向测试(DART)试验,图源:NASA)

并且,事实证明,如果小行星撞击地球,采用《流浪地球》中引爆核弹的方式,可能无法拯救地球,因为爆炸产生的碎片可能会重新组合,撞击地球。因此,目前科学家对于小行星防御也是采用NASA“推出去”的方案。

也就是说,咱们可以拦截任意人造飞行器,对于小行星、火流星等撞击地球毫无能力,现在面对小行星唯一能做的就是躲避,无法直接击毁。况且中方连对小行星的预报工作都还滞后,怎么能从航天大国迈向航天强国呢?

(灾难片《天地大冲撞》海报,图源:豆瓣)

今年4月24日,第八个航天日到来之际,中国航天就已经宣布实施行星探测工程,发射小行星探测器、完成近地小行星采样和主带彗星探测,这意味着我国的太空探索范围更深更广,探测能力更强。

(深空探测实验室(又称天都实验室)在合肥挂牌成立,图源:中国科大)

在4月25日的首届深空探测国际会议中,我国深空探测实验室(又称天都实验室)公布了我国的近地小行星防御任务计划,预计在20年前实现对小行星的动能撞击,这与NASA在22年4月份实施的“双星重定向测试(DART)试验”方案基本类似。11月份,SpaceX将“DART”小行星防御撞击器发射入轨,又一次成功实施一次行星防御护地球的模拟行动,证实了应对方案是有效的。

简单说,“DART”就是利用一个物体撞击或者推动小行星,从而使后者偏离轨道。

(双星重定向测试(DART)试验,图源:NASA)

此前吴伟仁院士撰写了一篇文章叫做《近地小行星撞击风险应对战略研究》发布在《中国工程院院刊》上,被认为是中国航天开始“神盾计划”的开始。

在这篇文章里,吴伟仁院士写道:地球上发生过22次不同程度的生物灭绝事件,至少10次是由近地小行星撞击地球所致。根据预测,一枚名叫“阿波菲斯”(Apophis),编号99942直径约370米小行星将从距离地表3.1万公里处飞越地球。

这说明,虽然小行星冲击地球的事件在人类社会发展至今,并没有造成巨大影响,但是风险就在身边:小行星撞击不是小概率事件。

(目前已经探明并且编号的小行星-图源NASA)

更何况目前,按照直径分类,有超过98%的近地小行星尚未被人类发现,这些大小不一的小行星在飞行过程中,极易受大型天体引力影响,变更轨道,对地球产生撞击的风险。

因此,要想做好小行星防御,至少要做好四件事:监测预警、撞击风险评估、在轨处置、灾害救援。简单说就是:发现它、消灭它,实在没办法提前躲避也行。

(已知潜在危险小行星的轨道,图源:NASA)

而中方选择与“DART”方案类似,实际上只是因为在初步阶段,人类对于小行星的防御技术手段十分有限。“摸着鹰酱过河”可以降低很多成本,更何况这里面可以有很多原创和创新。

要做到类似于“DART”方案,对于中方来说也很简单,发射个类似于为卫星的组合体,靠近目标小行星,然后探测器与动能撞击器分离,根据时机进行撞击或者推动即可。这样可以有效避免采用爆炸等方式产生大量的碎片。并且在持续观测下,可以采取更多方式,进一步限制小行星碎片撞击地球。

(DART的任务目标,图源NASA)

目前,我国的光学观测设备还太少,无论是地基、天基都不足,与美国存在很大差距,在20年前必须完善;在撞击灾害评估方面,理论研究和试验模拟还缺乏经验;其他几个体系更是后话了。

不过,按照中国航天的惯例我们还是采取三步走计划:

第一,在20年前,实施一次小行星进行动能撞击试验;

第二,在20-25年间实现推离偏转;

第三,到25年前初步具备小行星轨道控制能力。

这一计划最早在23年4月11日“第8届IAA行星防御会议”期间提出,当时是明确了在25年7月发射一个2.5吨的动能撞击探测器和观测器组合体,飞行7个月之后,抵达“29VL5”附近,实施与“DART撞击实验”的类似方式:先观测、再撞击。中方的目标是推离3-5厘米,以便达到3个月后偏离轨道1000公里的目标。

(DART航天器,图源NASA)

预计这个计划将要花费20亿元,相关费用预算已经被批准,但从时间线上看,可能咱们不满足只是针对一个直径33米的“29VL5”小行星做个试验,应该还在寻找合适的对象。如果试验成功,就说明提前观测、提前在轨干预,就能达到“差之毫厘,失之千里”的目的。

同样,在观测水平、预测水平提升之后,中方可采用的方法就不止有“动能撞击”了。

(火流星撞击地球时,中方可以主动出击,图源:网络)

咱们还可以采用核爆炸、引力牵引、附着推离、激光烧蚀和太阳光压推动等方式,完善小行星防御机制,引领人类共同走向和平与安宁。

可能还有人要问:为什么不与美国等国共建呢?想一想我们为什么建立北斗导航系统,就不难理解这个问题。还是那句话,要想不被卡脖子,必须自己拥有!#万物为什么#

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