阿波菲斯来袭！中国“以石击石”技术能否拯救地球？

阿波菲斯来袭！中国“以石击石”技术能否拯救地球？

引用

中国科学院

等

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来源

1.

https://www.cas.cn/syky/202005/t20200526_4747793.shtml

2.

https://baike.baidu.com/item/%E6%AF%81%E7%A5%9E%E6%98%9F/814780

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https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%B0%8F%E8%A1%8C%E6%98%9F99942

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https://jdse.bit.edu.cn/sktcxb/article/doi/10.15982/j.issn.2096-9287.2023.20230111

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https://www.un.org/zh/observances/asteroid-awareness-year

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https://www.ourchinastory.com/cn/10437/%E2%80%9C%E4%BB%A5%E7%9F%B3%E5%87%BB%E7%9F%B3%E2%80%9D%E6%92%9E%E8%B5%B0%E6%9D%A5%E8%A2%AD%E5%B0%8F%E8%A1%8C%E6%98%9F%20%E4%B8%AD%E5%9B%BD%E6%8F%90%E6%96%B9%E6%A1%88%E6%8B%AF%E6%95%91%E5%9C%B0%E7%90%83

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https://lxjz.cstam.org.cn/cn/article/doi/10.6052/1000-0992-23-047

近日，绰号“混沌之神”的巨型小行星阿波菲斯即将掠过地球，引发全球关注。面对这一潜在威胁，中国的科学家们提出了创新的“以石击石”防御方案，通过发射无人飞行器捕获百吨级岩石并撞击阿波菲斯，试图将其偏转出撞击地球的轨道。相比传统动能撞击方法，该方案可显著提升偏转效果。与此同时，美国NASA的DART任务也展示了改变小行星轨道的可能性。这些技术和研究为人类应对未来的小行星威胁提供了新的希望和保障。

阿波菲斯（99942 Apophis）是一颗近地小行星，直径约350米，质量达6100万吨。这颗小行星属于阿登型，其轨道半长轴小于1个天文单位，绕太阳运行周期约为323天。最令人担忧的是，它将于2029年4月13日以约3.8万公里的距离掠过地球，这个距离仅相当于地球到月球距离的十分之一，比一些地球静止轨道卫星的高度还要低。

虽然目前的观测数据显示阿波菲斯在2029年撞击地球的概率极低，但其巨大的体积和质量意味着一旦发生撞击，将释放相当于1.53万亿吨TNT炸药的能量，足以造成区域性甚至全球性的灾难。因此，如何有效防御这类潜在威胁小行星，成为全球科学家关注的焦点。

针对经典动能撞击在预警时间较短的条件下无法有效防御大尺寸小行星的问题，中国科学院国家空间科学中心提出了“以石击石”加强型动能撞击行星防御任务概念。这一方案的核心思想是：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，将潜在威胁小行星偏转出撞击地球的轨道。

相比经典动能撞击方法，对小行星的轨道偏转效果可提升1个数量级，为防御大尺寸潜在威胁小行星提供了核爆之外的一种新选项。该成果以Enhanced Kinetic Impactor for Deflecting Large Potentially Hazardous Asteroids via Maneuvering Space Rocks 为题 ，于近期在线发表在斯普林格-自然出版集团旗下综合性期刊Scientific Reports上。作者还受邀请在自然网站（www.nature.com）的自然天文研究社区（Nature Research Astronomy Community）发表文章Enhanced Asteroid Deflector: Hit Rock with Rock，对“以石击石”行星防御方法进行介绍。

“以石击石”方案相比传统动能撞击具有显著优势：

1. 质量提升：通过在太空中捕获百吨级岩石，突破了地面发射运载能力的限制，显著提升了撞击体的质量。

2. 效果增强：以阿波菲斯为例，在动量传递因子为1的条件下，经典动能撞击只能使其偏转176公里，而“以石击石”方案则能实现1866公里的偏转距离，效果提升近10倍。

3. 灵活性高：该方案能够融合小行星探测和行星防御，具有较高的科学研究价值。

除了“以石击石”方案外，国际上还有多种小行星防御技术正在研究中：

1. 核爆：通过在小行星表面或附近引爆核弹，利用爆炸能量改变其轨道。但这种方法可能产生大量碎片，带来新的威胁。

2. 引力牵引：利用航天器的引力缓慢改变小行星轨道。虽然安全，但需要长时间作用，对预警时间要求高。

3. 离子束偏移：通过离子推进器直接作用于小行星表面，提供持续推力。技术难度较大，目前仍处于理论阶段。

4. 激光烧蚀：使用高功率激光蒸发小行星表面物质，产生的反冲力改变其轨道。需要精确瞄准和持续能量供应。

5. 拖船：通过物理连接将小行星拖离原轨道。适用于较小尺寸的小行星。

6. 质量驱动：在小行星表面安装推进装置，直接改变其速度和方向。

7. 表面喷涂：改变小行星的反照率，利用太阳辐射压使其偏离轨道。效果缓慢，但成本较低。

“以石击石”技术为人类应对小行星威胁提供了新的思路，但其实际应用仍面临诸多挑战，如太空捕获技术的成熟度、组合撞击体的精确控制、任务成本和风险评估等。未来，随着深空探测技术的进步和国际合作的加强，我们有望开发出更多有效的小行星防御手段，为保护地球家园筑起一道坚实的科技防线。

面对浩瀚宇宙中的潜在威胁，人类需要不断探索和创新。中国提出的“以石击石”方案不仅展示了中国在太空探索领域的技术实力，也为全球小行星防御事业贡献了独特的智慧。随着更多国家和机构加入这一研究领域，我们有理由相信，人类有能力应对来自太空的挑战，守护地球这颗蓝色星球的安全。