【文/觀察者網(wǎng)專(zhuān)欄作者 陳藍(lán)】

2023年3月23日有消息稱(chēng)，為進(jìn)一步加快建立完善小行星監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，國(guó)家國(guó)防科工局重大專(zhuān)項(xiàng)工程中心近日前往中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司五院總體設(shè)計(jì)部、北京理工大學(xué)宇航學(xué)院和中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心等單位進(jìn)行了交流座談。

不過(guò)，這個(gè)消息很快就淹沒(méi)在信息海洋中。到網(wǎng)上一搜，更為吸引眼球的“小行星防御計(jì)劃”出現(xiàn)頻率則要高的多。其實(shí)小行星監(jiān)測(cè)預(yù)警也是小行星防御計(jì)劃的組成部分。很多人將小行星防御和小說(shuō)《三體》中的“行星防御理事會(huì)”聯(lián)系在一起，讓它帶上了不少科幻色彩。應(yīng)該要感謝科幻小說(shuō)和影視作品。無(wú)數(shù)以小行星撞地球?yàn)轭}材的大片，使得小行星對(duì)地球的重大威脅變得家喻戶(hù)曉。

然而，小行星防御還真不是科幻或遙遠(yuǎn)的未來(lái)技術(shù)，更不是戲說(shuō)或謠言。在科學(xué)界，它是一個(gè)非常嚴(yán)肅的現(xiàn)實(shí)課題。歷史上的真實(shí)事件，包括6500萬(wàn)年前恐龍的滅亡和因此引發(fā)的物種大爆發(fā)、1908年神秘而威力巨大的通古斯大爆炸、2013年2月影像記錄豐富的俄羅斯車(chē)?yán)镅刨e斯克隕石事件，早已顯示了小行星撞擊的嚴(yán)重性。行星防御其實(shí)是全人類(lèi)的共識(shí)。

圖1：車(chē)?yán)镅刨e斯克隕石撞擊視頻（圖源：互聯(lián)網(wǎng)）

近地小行星的定義是軌道遠(yuǎn)日點(diǎn)小于1.3天文單位（地日距離）的小行星，大致可理解成火星軌道內(nèi)的小行星。那些穿越地球軌道的小行星對(duì)地球的威脅尤為嚴(yán)重。截至3月30日，直徑一公里以上、可引發(fā)全球性災(zāi)難的近地小行星已發(fā)現(xiàn)90%以上，為854顆?？稍斐蓞^(qū)域性災(zāi)難的直徑140米以上的近地小行星估計(jì)有2.5萬(wàn)顆，目前只發(fā)現(xiàn)了10419顆。迄今累計(jì)已發(fā)現(xiàn)近地小行星31626顆，但近地小行星總數(shù)可能超百萬(wàn)顆。

這意味著，我們對(duì)絕大多數(shù)可能襲來(lái)的小行星都是茫然無(wú)知的。事實(shí)上，2008年之前所有撞擊事件都是這樣的，沒(méi)有時(shí)間疏散避險(xiǎn)，更談不上攔截。所以，小行星防御的第一步，就是要盡早發(fā)現(xiàn)并預(yù)警。發(fā)現(xiàn)得越早，我們就有越多的時(shí)間做出應(yīng)對(duì)。建立實(shí)時(shí)性更強(qiáng)的監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)非常必要。

圖2：地球附近小行星軌道（圖源：NASA）

到目前為止，小行星一般都是通過(guò)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的。但精確測(cè)軌、確定大小形狀以及自轉(zhuǎn)等天體特性，用超遠(yuǎn)程雷達(dá)（又稱(chēng)行星雷達(dá)）更有效。另一方面，無(wú)論是光學(xué)還是雷達(dá)，地面觀察因?yàn)榈厍蛘趽?，有很大的盲區(qū)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)全空域、全天時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警。所以，小行星監(jiān)測(cè)預(yù)警不僅需要光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，還需要行星雷達(dá)；不僅需要地基觀察網(wǎng)，還需要天基監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

中國(guó)行星防御計(jì)劃：起步晚，起點(diǎn)高

我國(guó)紫金山天文臺(tái)長(zhǎng)期觀察小行星，上世紀(jì)50年代就發(fā)現(xiàn)過(guò)小行星。但我國(guó)近地小行星觀察開(kāi)展得比較晚。1995至1999年，北京天文臺(tái)（現(xiàn)國(guó)家天文臺(tái)）興隆觀測(cè)站使用60/90厘米施密特望遠(yuǎn)鏡開(kāi)展了持續(xù)4年的近地小行星搜尋，發(fā)現(xiàn)5顆近地小行星。2006年，紫金山天文臺(tái)和南京天文儀器研制中心聯(lián)合研制了一米口徑的施密特近地天體探測(cè)望遠(yuǎn)鏡，安裝于盱眙。迄今它已發(fā)現(xiàn)1000多顆小行星，其中36顆近地小行星。

近年來(lái)，我國(guó)業(yè)余天文愛(ài)好者也參與到近地小行星搜索中。其中位于新疆的星明業(yè)余天文臺(tái)尤為突出。星明臺(tái)主持的多項(xiàng)業(yè)余巡天項(xiàng)目也包括了小行星搜索。2023年2月底，星明團(tuán)隊(duì)和中科院新疆天文臺(tái)南山觀測(cè)站開(kāi)展深度合作，使用1米大視場(chǎng)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，首次發(fā)現(xiàn)了一顆近地小行星2023 DB2。

2023年2月27日，國(guó)際小行星中心發(fā)布公告，確認(rèn)了中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)新發(fā)現(xiàn)的近地小行星 2023 DU。這顆直徑約30米的阿波羅型近地小行星于北京時(shí)間3月5日近距離飛掠地月系統(tǒng)。這次提前預(yù)警顯示中國(guó)的地基光學(xué)監(jiān)測(cè)和預(yù)警系統(tǒng)已經(jīng)具備了一定的能力。

不過(guò)，我國(guó)發(fā)現(xiàn)的近地小行星數(shù)量在國(guó)際上所占比例仍然非常小。所幸的是，最近幾年我國(guó)天文事業(yè)迎來(lái)了高速發(fā)展的機(jī)會(huì)。位于青海冷湖、建設(shè)中的2.5米口徑“墨子”大視場(chǎng)巡天望遠(yuǎn)鏡，以及中國(guó)空間站巡天望遠(yuǎn)鏡（CSST）都將成為近地小行星搜索的強(qiáng)大武器。

和光學(xué)觀察相比，行星雷達(dá)更是我國(guó)的薄弱環(huán)節(jié)。不過(guò)，這個(gè)情況也將得到改變。2021年起，國(guó)家航天局聯(lián)合有關(guān)部委，啟動(dòng)了我國(guó)近地小行星撞擊風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)的中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃論證。去年4月23日中國(guó)航天日，國(guó)家航天局副局長(zhǎng)吳艷華表示，我國(guó)將建立地基和天基小行星監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。最近一年多來(lái)，我們看到了越來(lái)越多的報(bào)道，我國(guó)的小行星監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)正在取得穩(wěn)步進(jìn)展，行星雷達(dá)的空白很快就會(huì)補(bǔ)上。

地基監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)“中國(guó)復(fù)眼”行星雷達(dá)項(xiàng)目已經(jīng)啟動(dòng)。它分三期建設(shè)。一期“分布式雷達(dá)天體成像測(cè)量?jī)x驗(yàn)證試驗(yàn)場(chǎng)”位于重慶兩江新區(qū)明月山，由4部16米孔徑雷達(dá)組成，用于驗(yàn)證雷達(dá)體制和關(guān)鍵技術(shù)可行性。它已于2022年12月完成建設(shè)并成功拍攝了我國(guó)首幅月球環(huán)形山地基三維雷達(dá)圖像。

圖3：中國(guó)復(fù)眼二期效果圖（圖源：北京理工大學(xué)）

中國(guó)復(fù)眼二期位重慶云陽(yáng)中洲島，將由25部30米孔徑雷達(dá)組成，已于今年2月14日破土動(dòng)工，計(jì)劃于2025年建成。它可探測(cè)千萬(wàn)公里外小行星。而未來(lái)的三期工程則計(jì)劃將雷達(dá)單元數(shù)量擴(kuò)展至上百部（名副其實(shí)的“復(fù)眼”），讓我們的觀測(cè)距離成倍提升，觀測(cè)對(duì)象極大地?cái)U(kuò)展，對(duì)直徑公里級(jí)的小行星探測(cè)距離達(dá)到上億公里。它將成為世界上探測(cè)距離最遠(yuǎn)的行星雷達(dá)。

天基小行星監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)在國(guó)際上幾乎還是空白。說(shuō)“幾乎”，是因?yàn)榧幽么笫昵鞍l(fā)射過(guò)歷史上唯一的一顆專(zhuān)用小天體監(jiān)測(cè)衛(wèi)星（NEOSSat）。但它是一顆微納衛(wèi)星，僅重65公斤，能力十分有限。我國(guó)可能后來(lái)居上。文首提到的新聞無(wú)疑和天基監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)相關(guān)，因?yàn)楹教炜萍嘉逶汉椭锌圃嚎臻g科學(xué)中心分別是國(guó)內(nèi)最重量級(jí)的航天器和科學(xué)載荷研發(fā)機(jī)構(gòu)，沒(méi)有之一。這條新聞表明，中國(guó)的天基小行星監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)離正式立項(xiàng)可能已經(jīng)不遠(yuǎn)了。