太陽(yáng)系內(nèi)不僅有八大行星,還有無(wú)數(shù)小行星。這些小行星是太陽(yáng)系原始星云在形成大行星過(guò)程中的中間產(chǎn)物,也被稱為太陽(yáng)系建筑大廈的磚石。最近有關(guān)“我國(guó)規(guī)劃撞擊一顆小行星”的話題引起了廣泛關(guān)注,讓人感覺(jué)科幻照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。
今年初,“一顆編號(hào)為2024 YR4的小行星可能會(huì)在2032年撞擊地球”的消息曾引起熱議。9月3日晚,一顆近地小行星2025 QD8在21萬(wàn)公里外與地球擦肩而過(guò)。這些事件表明,小行星撞擊地球的風(fēng)險(xiǎn)并非遙不可及。
太陽(yáng)系中有數(shù)十億顆小行星,它們由近及遠(yuǎn)分為近地小行星、主帶小行星、特洛伊小行星、半人馬小行星、柯伊柏帶小行星等,是太陽(yáng)系形成與演化的“活化石”。近地小行星是指近日點(diǎn)距離小于1.3AU的小天體。小行星富含鐵、鎳、鉑族金屬以及水冰等資源,主要分為金屬質(zhì)、碳質(zhì)和硅酸鹽質(zhì)三大類。金屬質(zhì)類小行星富含鐵、鎳、鉑族等金屬;碳質(zhì)類小行星蘊(yùn)藏水資源,可用于推進(jìn)劑和生保物資的原位生產(chǎn)和補(bǔ)給;硅酸鹽質(zhì)類小行星中的硅酸鹽礦物等,可作為太空建筑的原材料。
小行星發(fā)現(xiàn)目前主要依賴地基光學(xué)、地基雷達(dá)和天基紅外等手段。自上世紀(jì)90年代開始,世界上開展了10余次小行星探測(cè)、防御與勘察任務(wù)。例如,2003年發(fā)射的日本隼鳥號(hào)探測(cè)器首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)糸川小行星采樣返回。2012年12月,我國(guó)發(fā)射的嫦娥二號(hào)探測(cè)器對(duì)圖塔蒂斯小行星完成了飛越探測(cè),成功拍攝并回傳了數(shù)百?gòu)埜咔逦日掌?014年日本發(fā)射的隼鳥二號(hào)帶回了5.4克小行星“龍宮”樣本,為小行星特性、生命起源研究等提供了關(guān)鍵線索。
在小行星防御方面,2005年美國(guó)成功實(shí)施了“深度撞擊”任務(wù),驗(yàn)證了動(dòng)能撞擊防御的技術(shù)可行性。隨后,美國(guó)和歐空局聯(lián)合開展了“小行星撞擊偏轉(zhuǎn)評(píng)估計(jì)劃”,2022年9月成功實(shí)施了“雙小行星重定向測(cè)試(DART)”任務(wù),證明動(dòng)能撞擊技術(shù)可有效改變小行星軌道。歐空局于2024年10月發(fā)射了赫拉探測(cè)器,計(jì)劃對(duì)DART任務(wù)撞擊效果進(jìn)行觀測(cè),評(píng)估雙小行星系統(tǒng)受到的影響。
近地小行星是對(duì)地球最具潛在威脅的天體之一,小行星撞擊也被聯(lián)合國(guó)列入威脅人類生存的二十大災(zāi)難。6600萬(wàn)年前,一顆直徑大約10公里的小行星撞擊地球?qū)е铝税铸堅(jiān)趦?nèi)全球大約75%的物種滅絕。1908年通古斯大爆炸摧毀了超2000平方公里的森林。2013年,一顆小行星在俄羅斯車?yán)镅刨e斯克地區(qū)高空爆炸,造成約1500人受傷、約3000棟房屋受損。高破壞性撞擊事件概率極小,但危害極大。
截至2025年3月,人類共發(fā)現(xiàn)了38171顆近地天體,其中包括38048顆近地小行星和123顆近地彗星。但由于監(jiān)測(cè)難度大,還有大量近地小行星尚未軌道編目,據(jù)統(tǒng)計(jì),近地小行星中完成編目的數(shù)量只占真實(shí)數(shù)量的1%。2025年初,編號(hào)為2024 YR4的小行星撞擊概率曾升至3.1%,給全球帶來(lái)了極大震動(dòng)。就在9月3日22時(shí)56分,一顆最近發(fā)現(xiàn)的近地小行星2025 QD8飛過(guò)地球,距離地球只有21萬(wàn)公里。這顆小行星平均直徑約為38米,飛越地球時(shí)速度達(dá)到了12.5千米/秒。
近年來(lái),中國(guó)國(guó)家航天局相繼啟動(dòng)了近地小行星探測(cè)計(jì)劃和小行星防御等工程論證和實(shí)施,明確提出“論證建設(shè)近地小天體防御系統(tǒng)”。我國(guó)科學(xué)家從監(jiān)測(cè)預(yù)警、在軌處置、體系應(yīng)對(duì)等方面,提出了建設(shè)相對(duì)完善的近地小行星探測(cè)與防御體系戰(zhàn)略構(gòu)想。構(gòu)建精準(zhǔn)預(yù)警、常態(tài)運(yùn)行的天地一體化協(xié)同監(jiān)測(cè)預(yù)警體系,形成“動(dòng)能撞擊為主、多技術(shù)互補(bǔ)”的處置能力,建立近地小行星防御任務(wù)庫(kù),實(shí)現(xiàn)“發(fā)現(xiàn)即有預(yù)案、風(fēng)險(xiǎn)即能應(yīng)對(duì)”。
我國(guó)科學(xué)家論證提出2027年前后實(shí)施小行星在軌處置演示驗(yàn)證任務(wù),首次動(dòng)能撞擊任務(wù)主要實(shí)現(xiàn)三大目標(biāo):一是成功改變目標(biāo)小行星的軌道;二是對(duì)撞擊過(guò)程進(jìn)行全程觀測(cè),獲取撞擊瞬間的速度、能量傳遞等關(guān)鍵數(shù)據(jù);三是在撞擊后,對(duì)小行星的軌道變化、形貌等進(jìn)行持續(xù)觀測(cè),評(píng)估撞擊效果。這項(xiàng)任務(wù)具體來(lái)說(shuō),就是對(duì)距地球1000萬(wàn)公里左右的小天體實(shí)施動(dòng)能撞擊,使其產(chǎn)生3到5厘米每秒的速度增量,以期改變其原有軌道,驗(yàn)證動(dòng)能撞擊的可行性,且驗(yàn)證在100年內(nèi)無(wú)撞擊地球風(fēng)險(xiǎn)。
站在守衛(wèi)地球安全與人類延續(xù)的角度來(lái)看,構(gòu)建小行星防御能力是全人類共同的任務(wù)。中國(guó)作為負(fù)責(zé)任的航天大國(guó),有責(zé)任、有義務(wù)、有能力貢獻(xiàn)智慧、發(fā)揮力量,系統(tǒng)構(gòu)建小行星探測(cè)與防御體系,和世界一起守衛(wèi)地球家園。
小行星撞擊是全人類共同面臨的潛在威脅,但隨著探測(cè)、防御能力提升,與小行星的“親密接觸”有望打開太空資源的更多可能。小行星資源開發(fā)與利用,是指對(duì)小行星礦物、水冰等資源的探測(cè)、開采、加工、運(yùn)輸及利用的一系列活動(dòng),包括勘察與評(píng)估、開采與加工、運(yùn)輸與利用等主要環(huán)節(jié)。通過(guò)地面觀測(cè)臺(tái)站、深空探測(cè)器等進(jìn)行勘察,篩選目標(biāo)小行星。然后,發(fā)射探測(cè)器到目標(biāo)小行星,由作業(yè)機(jī)器人進(jìn)行開采作業(yè),并在小行星軌道或附近空間站進(jìn)行在軌加工,初步處理與提純。最后,通過(guò)重復(fù)使用的往返運(yùn)輸器,將加工后的資源送往近地軌道或返回地球,形成“太空供應(yīng)鏈”。
小行星開發(fā)利用具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,主要航天國(guó)家對(duì)此高度重視。根據(jù)國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)估算,目前探測(cè)較為充分的約1000顆小行星中,有700余顆的單顆價(jià)值超過(guò)100萬(wàn)億美元,未來(lái)30年主帶小行星資源開發(fā)價(jià)值超過(guò)7萬(wàn)億億美元。這一領(lǐng)域不僅是深空探測(cè)的重要方向,更是未來(lái)深空經(jīng)濟(jì)和地外資源補(bǔ)給的重要支撐。隨著空間核能源、量子技術(shù)、具身智能等新技術(shù)不斷取得突破,將大力推動(dòng)小行星資源開發(fā)利用走向智能化、低成本、商業(yè)化運(yùn)營(yíng)模式,逐步形成規(guī)?;⌒行琴Y源開發(fā)利用產(chǎn)業(yè)鏈,成為深空經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。