为抵御外来小行星撞击深空防御时代启幕

  10米级小行星就能释放相当于一颗核弹头的能量，足球场大小的小行星可造成区域性灾难，城镇大小的小行星则可能引发全球性灾难。为防御宇宙中的“暗箭”，依赖运气显然不是可靠方案。

  2022年，中国航天日大会上，国家航天局就曾表示要开发近地小天体防御仿真推演软件，并组织并且开展基本流程推演，计划在2025年左右实施一次对某颗有威胁的小行星进行抵近观测的同时，实施就近撞击改变其轨道的技术实验——只不过真正的实践时间表还是延迟到了2030年左右。

  不久前刚刚结束的第三届深空探测（天都）国际会议上，中国探月工程总设计师、中国工程院院士吴伟仁再度透露：中国正在规划实施小行星动能撞击演示任务，以在轨验证行星防御方案的可行性，并公布了这一“动能撞击链式”方案的具体设想。

  任务目标是在约1000万公里外的深空，对迎面而来的小天体实施撞击，并通过释放巨大动能实现轨道改变，使其在未来几十年至百年内避免与地球发生碰撞。

  简单来说，任务将采取“伴飞+撞击+伴飞”的模式，发射一颗观测器与一颗撞击器。观测器将先行抵近目标小行星，获取其轨道、形貌及物理特性等精细参数；随后，撞击器以高速与其交会并实施动能撞击。

  对待小行星需要这么兴师动众吗？没错，近地小行星（NEO）的确经常与地球“擦肩而过”，只不过大部分体积小如沙尘，不会造成任何威胁；但历史上并非没有灾难性撞击事件，甚至还不少。

  1908年西伯利亚通古斯爆炸，释放了相当于5000万吨当量的能量；2013年俄罗斯车里雅宾斯克上空流星爆炸，相当于释放50万吨核弹威力，造成约1500人受伤。

  有专家指出，10米级小行星就能释放相当于一颗核弹头的能量，足球场大小的小行星可造成区域性灾难，城镇大小的小行星则可能引发全球性灾难。一直依赖“运气”显然不是可靠方案，我们确实需要主动构建起防御能力。

  上文也提到，首次小行星防御任务会由“观测器”和“撞击器”两器协同完成，撞击器当然重要，它要以超过每秒6公里的超高相对速度，自主导航并精准撞击一颗遥远的小行星，相当于在万里之外击中另一根针的针尖 。

  但是撞击器的功成身退可能是瞬间，记录任务、分析数据的观测器才是长期的“主角”。

  观测器将在撞击前3–6个月进行基线测绘，撞击后还将继续跟踪6–12个月，全程记录撞击坑演化、喷发物沉降和表面光谱变化，实现覆盖“撞击前—撞击中—撞击后”的连续观测。

  吴伟仁在演讲中也提到，这次任务的独特性在于首次把行星防御和深空科学探测结合，以小型近地小行星为目标，采用精简互补的载荷组合，执行全周期、长期在轨观测，“既验证防御能力，又产出基础科学数据”。

  按照设想，撞击前后全过程将通过天地联合方式观测，会利用近距离高速成像等手段，对小行星轨道偏移、表面形貌和喷发物变化进行监测与评估。

  监测除了观测器身上要携带的载荷外，外部“助力”也很重要，它们是对近地威胁目标从早期发现、轨道精确反演到物理特性精细表征的全流程、高精度监测必不可少的一环。

  在地面监测层，我国形成了“光学广域普查”与“雷达精密详查”相结合的优势格局。随着青海冷湖基地2.5米口径的“墨子巡天”望远镜等世界级台站的投入使用，中国对暗弱小天体的时域巡天观测能力得到了质的飞跃，能够更早、更多地发现潜在威胁目标。

  “巡天”是指对所有可观测的天区分块逐个进行观测，“时域”的意思是通过重复观测同一天区或目标的方法监测天体亮度或其位置随时间的变化。

  这套系统就像是一个超高像素、超广角的巨型摄像头，它的任务就是每天晚上给整个天空拍高清“全景照片”，然后对比这些照片，看看有没有“不该出现”的移动小光点——也就是小行星。哪怕是非常暗淡、距离很远的小行星，也难逃它的“法眼”，使我们能更早、更多地发现潜在威胁。

  光学系统“看到”一个小光点后，我们只知道那里有个东西，大概在动，行星防御雷达这时候就要负责“精测”。

  正在建设的25部30米孔径雷达“中国复眼”二期项目，将通过合成孔径技术实现极高分辨率。它会主动向小行星发射无线电波，然后接收反射回来的信号，精密定轨千万公里外的小行星，直接对其形貌、尺寸、自转状态进行成像级探测。它能为我国动能撞击等防御任务提供最为关键的精细化数据。

  白天，强烈的太阳光让你根本看不到天上的星星，地面望远镜就像是在白天看星星。当小行星运行到太阳附近的方向时，它们会完全淹没在太阳的强光里，地面的“摄像头”和雷达就看不见它们了。这是地面系统最大的盲区。

  为了消除这个盲区，唯一的办法是把“望远镜”送到太空里，这就是天基段监测的主要任务。

  美国人的方法是设立一个专门的“太空热感应相机（中红外空间望远镜）”，它能主动探测到小行星自身散发出的热量。把它放到一个叫“日地L1点”的特殊位置，L1点大概能理解为地球和太阳之间的一个引力平衡点，就像是一个前哨站。理论上它能发现太空中接近三分之二的、直径大于140米的小行星。

  我们国家的方案是在天空打造一支“侦察舰队”：一台同样采用中红外技术的大口径主力太空望远镜，把它部署在类似日地L1点的战略位置，作为“主心骨”；N多个小型卫星，搭载着中红外或光学传感器，分布在地球周围不同的轨道上，作为“侦察兵”。

  我国的小行星防御任务推进的目标不仅是要捍卫地球的安全，更是要锤炼深空技术能力。市场对解锁万亿深空经济的边疆同样极具热情。

  人类在主动防御近地天体方面的技术发展，已有多年历史。随着深空探测技术的发展进阶，人们不再仅仅满足于为地球构建“苍穹之盾”，还致力于将小行星转化为“太空矿藏”，而从防御向资源利用的延伸背后，是全球航天力量的协同演进，以及商业航天万亿级产业浪潮的历史机遇。

  1994年，人类首次目睹天体撞击事件——苏梅克-列维九号彗星（SL-9）撞击木星，这在全世界引起极大震撼，也让人们开始意识到小天体撞击地球可能带来的危险性。

  彼时中国科学院紫金山天文台主持制定了中国彗木相撞监测计划，凭借两台老旧望远镜成功推算出多个彗核撞击木星时刻，与最终实际碰撞情况相当吻合，其精度与美国国家航空航天局喷气推进实验室（JPL）达到同一水平，这也是全球唯二进行碰撞预报的两家单位。

  中国科学院紫金山天文台于1994年4月26日向全国各观测站发出的第1次预报

  此次监测成果获得了国际天文界的高度评价，但同时也让人们意识到我国对小天体的观测能力和设备与国际领先水平存在不小差距。这一事件成为中国小天体监测研究的起点，推动后续近地天体观测体系建设。

  此后多年间，我国在深空探测与防御领域取得了长足进步，技术积淀集中体现在嫦娥工程的“绕、落、回”三步走战略上。2004年2月25日，我国绕月探测工程被命名为“嫦娥工程”并正式实施。

  嫦娥工程的多次发射，先后验证了进入月球轨道、月球表面软着陆、精确导航与自主避障等技术。2020年，嫦娥五号成功实施首次月球采样返回，标志着无人采样技术成熟。至此，我国“绕、落、回”三步走的战略任务顺利收官。

  这些技术沉淀与逐级突破，成为小行星探测的基石。今年5月，行星探测工程天问二号探测器发射升空，将在接下来的两年对小行星2016HO3（人类目前发现的地球准卫星之一）进行探测、取样并返回。

  我国正在建设的小行星防御体系，以动能撞击为主，多种技术为辅，除了前文提到的在2030年前后展开首个就近撞击小行星的技术实验，我国还计划于2030—2035年间实现推离偏转，到2045年前初步具备小行星轨道控制能力。

  美国目前是以动能撞击为核心技术突破点，2022年美国国家航空航天局（NASA）的双小行星改道测试（DART）任务以550公斤左右的撞击体使“迪莫弗斯”（Dimorphos）小行星轨道周期缩短约32分钟，首次验证动能防御可行性。

  未来NASA还计划测试其他技术方案，如引力牵引器（在小行星附近部署重型航天器，通过引力拖拽使其偏离原定轨道）和离子束偏转技术（用核装置对抗小行星使其转向，或将其炸成微小碎片在穿越大气层时燃烧殆尽）。

  日本依托小行星采样技术布局防御体系，即通过资源开发反哺防御，例如，隼鸟系列在采样时选择通过“枪炮”的模式对小行星上的岩石施加冲击力，收集子弹击中后溅起一些碎渣和尘埃实现采集，这种技术路径可通过增大威力直接转化为动能撞击方案，致使小行星偏离轨道。

  欧洲航天局（ESA）则聚焦撞击的后续评估，例如“赫拉”任务计划详细勘察DART撞击后的小行星结构，构建防御效果评估体系，并计划于2028年发射名为“RAMSES”（拉美西斯）的任务，对2029年近距离飞掠地球的阿波菲斯小行星进行伴飞观测，验证资源开发与防御协同可行性。

  整体来看，各国都选择防御任务与资源探测双线并行，形成了“攻防一体”的技术路线

  中国探月工程总设计师吴伟仁在介绍我国的小行星防御战略规划时，也强调了国际合作的重要性。观测数据共享是长期以来的主流合作模式，无论是国际彗木碰撞中心将紫金山天文台发布的碰撞预报转发给世界各国，还是此前的“2024 YR4小行星”事件，通过国际小行星预警网络（IAWN）的全球数据共享，修正轨道后排除撞击威胁，都彰显出国际合作对监测预警及规划减灾方案的重要意义。还有中国“子午工程”地面站为国际预警提供关键数据，DART与欧空局“赫拉”的接力探测建立“撞击—评估”的国际分工模式等合作范例。

  不过，由于各国在深空探索领域的竞合关系，全人类合作的愿景仍面临较大限制：一方面，技术壁垒导致核心数据共享有限，如为维护技术优势对轨道算法严格保密；另一方面，政治博弈使联合任务审批复杂，可能会引起拖慢进度甚至搁置任务计划。同时，统一标准的缺失还易引发责任界定难题，例如，若撞击产生碎片威胁他国，赔偿机制尚未明确。

  因此，国际社会亟需构建一个完善的“全球预警+区域响应”体系，探索风险共担与利益共享规则。

  深空防御技术的发展推动全球太空安全体系加速重构，同时也催生深空经济万亿美元级的市场，太空资源开发成为商业航天市场的核心增长极。

  中研普华产业研究院公布的多个方面数据显示，2025年全球商业航天市场规模预计突破7000亿美元，中国商业航天市场规模达2800亿元，占全球25%，增速领跑全球。

  从产业角度来看，深空经济的爆发将率先惠及传感器制造商、轨道计算软件商、火箭发射服务提供商等几类技术玩家。

  例如，轨道计算方面，星图测控自有航天仿真类软件“洞察者-空间信息分析平台”融合AI算法，为航天器提供全任务周期轨道管理，可完成星座轨道设计、星座保持规划、卫星网络拓扑优化、星座运行过程仿真等星座设计全过程，这种智能测控系统可降低超30%的运营成本。

  运载能力上，SpaceX的星舰可重复使用技术已彻底改变深空运输成本。今年8月的第十次试飞中，星舰首次将8颗模拟卫星送入地月转移轨道，单次发射成本较传统火箭大幅下降。

  随着天问二号、防御任务等工程推进，上游的特种材料（如耐高温撞击涂层）、中游的任务规划软件、下游的太空资源加工装备企业也将迎来订单爆发。

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