一场虚惊后,我们为何还要构筑行星防御(下篇)
一场虚惊后,我们为何还要构筑行星防御(下篇)
2024年,一颗直径约100米的小行星"2024 YR4"引起了全球关注。虽然美国航天局最新测算结果显示其在2032年撞击地球的可能性已基本排除,但这场虚惊再次提醒人类:行星防御绝非杞人忧天,而是关乎人类未来的重要课题。
潜在撞击范围暴露了"2024 YR4"的危险性
早前,一位德国业余天文学家丹尼尔·班伯格(Daniel Bamberger)根据测算的"2024 YR4"小行星轨道,绘制了一张其可能的撞击区域地图(下图中划红线区域)。相较于100多年前通古斯大爆炸发生在人烟稀少的西伯利亚地区,这次人类可就没这么幸运了。
小行星"2024 YR4"可能的撞击区域(图源:Daniel Bamberger)
这条红线从墨西哥南部的太平洋海域开始,一路向东,穿过南美洲北部和大西洋赤道区域,然后横跨中非,再到阿拉伯半岛南部,最后经过印度中部人口密集的德里-孟买走廊,最终到达孟加拉国。需要注意的是,途径区域包括委内瑞拉首都加拉加斯、尼日利亚首都拉各斯、印度港口城市孟买等人口稠密的大城市。这也就是"2024 YR4"被发现存在撞击地球可能后,科学界陡然紧张的原因。
联合国首次启动《行星安全协议》
为此,联合国在本月初首次启动了《行星安全协议》以应对这一威胁。协议包含一整套机制和需要遵守的准则,目的是让地球为可能发生的小行星撞击做好准备。首批措施之一包括美国宇航局的国际专家小组和欧洲航天局的天文学家和空间专家召开会议。
联合国还首次同时启动了两个专门应对小行星威胁的机制——"国际小行星预警网络"(IAWN)和"空间任务规划咨询组"(SMPAG),IAWN可以想象为一个"预警指挥部",它负责协调全球各地的天文台、空间望远镜和雷达站等观测设备,24小时不间断地追踪"2024 YR4"的动向;而SMPAG则更像一个"智囊团",研究如果最坏的情况真的发生,人类还能做些什么。本月7日,欧洲航天局表示,"空间任务规划咨询组"将在4月底或5月初召开会议重新评估形势。如果小行星的直径和撞击概率仍保持在2%左右,该小组将向联合国外层空间事务司提出进一步行动建议。
欧洲航天局追踪"2024 YR4"小行星最新情况的页面截图
而美国方面,早已在NASA旗下的喷气推进实验室(JPL),设立了近地天体研究中心(CNEOS,全称Center for Near-Earth Object Studies),核心任务是追踪近地天体的轨道数据、预测潜在撞击风险,并为行星防御提供科学支持,包括轨道测定与风险评估,以及数据共享与国际合作,其中就有每两年一次的"桌面演习"持续优化多国协同响应机制,应对潜在撞击威胁。
值得一提的是,对于如何防御小行星撞击地球,NASA还真搞过相关试验——双小行星重定向测试(DART)任务,就是想办法改变小行星的轨道,让它偏离撞击地球的路线。2022年9月,NASA发射了一个探测器,主动去撞击一颗叫做"孪小星"(Dimorphos)的小行星。最终,探测器成功击中了目标,而且真的改变了这颗小行星的运行轨道。DART任务的圆满成功,证明人类确实有能力主动干预小行星的轨迹,保护地球免受小行星撞击的威胁。
双小行星重定向测试(DART)
过去科学家还曾提出过核爆的方式去改变小行星的轨道,虽然理论上可行,但核弹如何运载、起爆,核爆的当量如何控制,以及如何避免核爆后产生的行星碎片波及地球,都是都尚未经过论证和试验,所以这是一种相当大胆和冒险的做法。
此外,科学家还提出过引力牵引、激光蒸发等应对方案,其中引力牵引就是通过发射航天器长期伴飞小行星,利用引力缓慢改变其轨道,这种方式比较安全可靠,控制难度也较小,但相对适合应对远期威胁。
应对全人类共同威胁 中国不缺席
近期,一份公开招聘信息吸引外界注意。国家国防科技工业局重大专项工程中心,面向社会公开招聘21名工作人员,其中就包括"行星防御岗"3人,要求硕士以上学历,专业涉及天文、航天等。
据介绍,该中心主要承担航天航空工程科研与实施;对地观测系统建设与运行保障;对地观测技术咨询、专业培训与国际合作;对地观测数据服务与产业化推广等业务,其中就包括小行星监测预警。而根据此次招聘所附的《岗位信息表》显示,"行星防御岗"的主要职责,就是"近地小行星监测预警研究"。
那么此次的人员招聘,是否就是着眼于应对"2024 YR4"小行星对地球的威胁呢?可以说是,也可以说不是,因为对近地小行星的监测预警,必然包含像"2024 YR4"这样的已知威胁。但从长远来看,所有可能对我们所处的蓝色星球带来潜在威胁的"不速之客",都是需要被关注的目标。分析认为,行星防御在业内不算新兴事物,研究领域早已存在,这次招聘是把以前分设的职能合并成了专岗。
行星防御示意图(图源:网络)
对于构筑行星防御体系来说,主要是两个层面,一个是监测预警,另一个就是防御手段。那么,中国在相关体系的构建方面,究竟是怎样的发展现状和长远布局呢?
首先,监测小行星已经是全球各个国家历经多年发展的传统项目。人类目前已经形成了对小行星撞击风险的研判和预测能力,中国和各国一样,都建设有小行星监测系统,通过地基光学望远镜等,可以探测追踪危险小行星,对撞击时间、落点、危害程度进行提前预报,采取有效处置手段,最大限度降低风险。
截至目前,全球成功预警的小行星撞击地球事件已经增至9次,中国在去年就成功预警过一次。
2024年9月5日0时39分,一颗直径约1.2米的小行星(编号2024 RW1)以20千米/秒左右的速度闯入地球大气层,在菲律宾东北侧约25公里高度处解体爆炸。中国小行星预警监测设备在4日就成功对其展开追踪观测,也是中国监测网首次对预警小行星开展接力追踪观测,标志着中国在小行星监测领域取得了重要进展。
紫金山天文台盱眙观测站拍摄的2024 RW1(图源:交汇点新闻)
在防御手段方面,早在2022年,国家航天局相关负责人就透露,中国将着手组建近地小行星防御系统,以应对近地小行星撞击的威胁。2023年4月,中国深空探测实验室(又称天都实验室)在首届深空探测国际会议中,首次详细介绍了中国的近地小行星防御任务计划。该计划将在2030年实现对小行星的动能撞击。
2023年4月25日,第一届深空探测国际会议(图源:网络)
中国首次近地小行星防御任务计划选用"伴飞+撞击+伴飞"模式,当撞击器对目标小行星实施动能撞击时,探测器对撞击过程进行全程观测,并在撞后继续开展撞击效果评估和科学探测等工作,通过一次任务实现"动能撞击+天基评估"。
这种模式与美国NASA的DART计划类似,但又有一定的区别和侧重。中国的"伴飞+动能撞击+伴飞"模式注重全面的观测和评估,通过前后两次伴飞,能更准确地掌握小行星状态,确保撞击效果最佳。而美国的DART任务更侧重于直接的动能撞击,以快速验证技术可行性。
对小行星进行"动能撞击",这种方式跟中国已经多次成功验证的陆基中段反导拦截非常相似,都是在外空进行,都是"动打动"。我们有理由相信,中国在反导领域的探索和技术积累,将有助相关技术从对国土的保护,提升到对地球的防御。当然,上升到更加外空的范畴,还需要我们在运载火箭技术(包含快速反应、更大推力等)、超远距离精确制导、多任务协同制导,甚至材料学等方面持续发力,这也会给我国的基础科学和应用科学带来机遇和挑战。
本篇截稿时,"行星防御岗"的招聘即将结束,衷心希望更多志在"星辰大海"的人,加入这一攸关地球命运的伟大而长期的事业,以东方智慧贡献"中国方案",展现中国的大国担当。
当然,面对小行星撞击地球这一全球性的威胁,没有一个国家能够独善其身,只有通过国际合作,共享技术和资源,才能更好地应对威胁。