當地時間2021年11月24日凌晨，美國執行了“雙小行星重定向測試”(DART)任務。DART飛行器將撞擊一顆小行星，該小行星直徑約為163米，圍繞另一顆直徑約為780米的小行星轉動。這將成為全球首個在太空中執行撞擊小行星並驗証主動行星防御技術的任務。任務將於2022年10月左右完成，屆時小行星距離地球約為1000萬千米。

小行星的定義

在太陽系中，除了已知的八大行星、矮行星及其衛星外，還存在著大量的小天體。在這其中圍繞著太陽運行，但體積和質量比行星、矮行星小得多的天體都被稱為小行星。小行星大小不一，數量眾多。其直徑小的隻有幾米，大的可達幾百千米。目前，人類已發現的小行星超過100萬顆，絕大部分位於火星和木星之間，還有一部分軌道接近地球，稱為近地小行星，截至目前已發現2.7萬多顆。

地球與小行星軌道出現交點或相距很近時，就可能發生小行星撞擊地球的大事件。通常，把直徑大於140米、和地球軌道交會距離小於0.05天文單位(約為750萬千米)的小行星稱為潛在威脅小行星。目前，滿足這類條件的、對地球有威脅的小行星已發現2000多顆。隨著觀測研究的深入，這個數字還會不斷增長。

小行星的威脅

小行星撞擊會對地球產生多種多樣的影響。除了直接撞擊地面引起的破壞外，還包括由此引發的地震、海嘯、大氣環境改變、森林大火等，其嚴重程度和小行星的大小直接相關。

直徑較小的小行星，在其到達地球表面前，可能因和大氣層的劇烈摩擦和燃燒殆盡。一個足球場大小的小行星(直徑約為上百米)就足以對地球上的局部區域造成災難性的后果。而一個城鎮般大小的小行星(直徑為幾千米)將引起全球性災難，導致大規模的物種滅絕。恐龍的滅絕據推測就是由6500萬年前一顆直徑為10千米的小行星的毀滅撞擊造成的。

小行星的威脅看似危言聳聽，實際上距離人類也並不遙遠。地球上發現的大大小小的的隕石坑都在提醒著人們，來自天外星體的撞擊是切實存在的、不容忽視的。1994年，蘇梅克-列維九號彗星的碎片接連撞向木星，是當代人類首次近距離地觀察到如此壯觀的天體撞擊現象。據推算，撞擊揚起的飄升物有2000千米多高，大氣層被加熱至三萬攝氏度，數倍於太陽表面的溫度，而撞擊在木星上產生的斑痕甚至比整個地球還要大。2019年7月，一顆名為“2019 OK”的小行星與地球擦肩而過，與地球最近時的距離僅有7萬多千米，不到地月距離的五分之一。該小行星直徑在57~130米之間，著實讓人們虛驚一場。

可能的防御方式

隨著科學技術的發展和對小行星認識的深入，世界各國和航天組織也在不斷尋求防止小行星撞擊地球的方法，紛紛開展了針對小行星防御的研究。總體來說，主要的防御方式可以分為兩大類：持久戰與速決戰。

持久戰中，可以向小行星發射飛行器，給小行星安裝火箭發動機等系統，通過火箭發動機改變小行星的受力，通過長時間的積累逐漸影響小行星的運行軌道，使其偏離與地球的撞擊路線。持久戰的最大前提是盡早盡遠發現潛在威脅小行星，識別並預測其運動軌跡，以便留出足夠的反應時間。然而，由於小行星本身並不主動發光發熱，相對於其他天體的體積又很小，對其實現遠距離預警探測並不是一件很容易的事。例如，在“2019 OK”小行星來到地球附近的前一天，人類才觀測到了它。

速決戰應對上述突發情況就顯得非常必要。從地球或飛船上向來襲小行星發射飛行器，飛行器攜帶核彈頭或者採用直接碰撞的方式對其進行攔截和摧毀。速決戰最為直接，但同樣存在很高的技術難度和不確定性。首先，在浩瀚太空中對一顆小行星進行精准攔截，就好比用針尖去迎擊飛來的麥芒，對飛行器精度和實時性要求非常苛刻。小行星每秒可飛行幾十千米，如此高的速度已經遠遠超出地球現有飛行器的應對能力。稍有偏差，飛行器就會與小行星失之交臂，錯過寶貴的攔截機會。此外，核彈雖然是地球上最強的毀傷武器，但在太空中對小行星的威力會大打折扣。核彈的主要殺傷方式為沖擊波、光熱輻射、核輻射，沖擊波需要依靠介質才能生效，在太空中失去了空氣作為介質后很難實現真正的破壞效果。而光熱輻射、核輻射對小行星也不會造成什麼物理摧毀。人類至今未在外太空對小行星使用核彈開展過試驗，因此核彈對小行星的實際毀傷效果存疑。

保衛藍色星球

《列子·天瑞》中有個小故事說，“杞國有人憂天地崩墜，身亡所寄，廢寢食者。”小行星撞擊地球並非杞人憂天，小行星防御充滿挑戰。在未來的100年內，小行星撞擊地球的風險微乎其微，人類還有足夠的時間逐步提高應對能力。現階段的首要工作仍是對潛在威脅小行星盡早發現並識別風險。此外，小行星的交會對接、精確探測與制導、有效毀傷方式等都是值得研究的課題。

小行星防御問題最終需要依靠各國的持續研究和通力合作。期待小行星防御中的中國智慧與中國方案。（作者系北京電子工程總體研究所高級工程師)

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