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中國(guó)首次近地小行星防御任務(wù)

中國(guó)向來有花小錢辦大事的優(yōu)良傳統(tǒng)，中國(guó)的首次近地小行星防御任務(wù)，相當(dāng)于美國(guó)DRAT計(jì)劃和歐洲HERA任務(wù)的總和，在一次試驗(yàn)中同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩大工程目標(biāo)：完成對(duì)50米級(jí)小行星的超高速撞擊、完成對(duì)動(dòng)能撞擊效果在軌直接評(píng)估?？傮w目標(biāo)為：撞得準(zhǔn)、推得動(dòng)、測(cè)得出、說得清。

中國(guó)提出了多種方案，各有優(yōu)勢(shì)，如撞擊加掠飛、撞擊加掠飛加伴飛、伴飛加撞擊加伴飛。其中一個(gè)方案是用一枚長(zhǎng)征五號(hào)火箭，一箭雙星發(fā)射探測(cè)器和撞擊器，探測(cè)器借力金星，提前到達(dá)目標(biāo)小行星，開展伴飛觀測(cè)。撞擊器利用日地月自然引力和軌道機(jī)動(dòng)調(diào)整方向，探測(cè)器抵達(dá)3個(gè)月后，撞擊器以超過9千米/秒的時(shí)速實(shí)施動(dòng)能撞擊，撞擊時(shí)小行星距地距離小于700萬千米。

中國(guó)將在2030年前實(shí)施的首次小行星防御任務(wù)，用撞擊器偏轉(zhuǎn)直徑50米的小行星，是一個(gè)穩(wěn)妥慎重的選擇。小行星的體積與質(zhì)量成立方比例增長(zhǎng)，并非線性。直徑50米的小行星質(zhì)量約為一二十萬噸，這跟直徑160米的小行星相比有巨大差異，顯然會(huì)產(chǎn)生更大的偏移速度，產(chǎn)生更明顯的偏移效果，有助于觀測(cè)和評(píng)估。

“以石擊石”方案充分展示了中國(guó)科學(xué)家的創(chuàng)造力

青勝于藍(lán)

小行星直徑50米也好，直徑160米也好，用火箭發(fā)射撞擊器產(chǎn)生的軌道速度改變量都是極為有限的，慢藥治不了急病。中國(guó)在美國(guó)撞擊試驗(yàn)的基礎(chǔ)上看得更遠(yuǎn)，走得更遠(yuǎn)。想增加軌道速度改變量，無非有幾種方式，要么是增加撞擊速度，要么是增加撞擊物的質(zhì)量。一次撞擊不行，就多撞幾次，小的撞了不行，換大的來撞。

據(jù)NASA消息，“貝努”是一顆直徑500米的小行星，預(yù)計(jì)于2135年9月飛掠地球。一支研究團(tuán)隊(duì)稱撞擊地球的概率為0.037%。中美兩國(guó)都針對(duì)“貝努”，作出各自的動(dòng)能撞擊方案。中國(guó)方案在效率上明顯優(yōu)于美國(guó)方案。

NASA和勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室提出使用“德爾塔IV”重型火箭搭載8.8噸的HAMMER航天器，通過撞擊進(jìn)行防御。如果有25年的預(yù)警時(shí)間，需要發(fā)射7-11枚“德爾塔IV”重型火箭，如果有10年的預(yù)警時(shí)間，需要發(fā)射34-53枚“德爾塔IV”重型火箭。

中國(guó)科學(xué)家提出使用23枚長(zhǎng)征五號(hào)撞擊“貝努”小行星，即可達(dá)到偏轉(zhuǎn)“貝努”的效果。

不僅如此，中國(guó)科學(xué)家還先后提出了“末級(jí)擊石”方案，和“以石擊石”方案。

“末級(jí)擊石”方案利用了長(zhǎng)征五號(hào)通常被當(dāng)太空垃圾拋棄的火箭末級(jí)，跟撞擊器形成組合體直接撞擊“貝努”，充分利用火箭末級(jí)的質(zhì)量，增強(qiáng)撞擊動(dòng)能，提升對(duì)小行星軌道的偏轉(zhuǎn)效果。單次長(zhǎng)征五號(hào)執(zhí)行該任務(wù)的效果，相當(dāng)于使用三次傳統(tǒng)動(dòng)能撞擊方案的總效果。

“以石擊石”方案則是利用航天器捕獲一塊太空石塊/小行星，構(gòu)成組合撞擊體，撞擊目標(biāo)小行星，軌道偏轉(zhuǎn)效果可提升一個(gè)數(shù)量級(jí)。

“以石擊石”方案，脫胎于“摘星計(jì)劃”。

動(dòng)能撞擊是唯一的現(xiàn)實(shí)選擇

在面對(duì)小行星撞擊威脅時(shí)，人類的防御手段令人遐想。最初，很多人想到的可能是核武器，似乎像電影中那樣用一顆核彈能瞬間解決問題。然而，現(xiàn)實(shí)并不像銀幕上那般簡(jiǎn)單。核爆炸可能會(huì)將小行星炸成大量碎片，這些碎片仍有可能朝地球飛來，甚至造成更大風(fēng)險(xiǎn)。而且，國(guó)際條約嚴(yán)格限制核武器在太空中的使用，這條路基本被堵死了。

激光防御聽起來科技感十足，理論上，通過激光加熱小行星表面，讓物質(zhì)蒸發(fā)產(chǎn)生反作用力來逐漸改變軌道。這聽起來不錯(cuò)，但實(shí)際上需要巨大的能量供給，而依賴現(xiàn)有技術(shù)，很難實(shí)現(xiàn)如此強(qiáng)大的激光輸出。此外，這種方法需要幾個(gè)月甚至幾年的持續(xù)照射，且必須精確對(duì)準(zhǔn)小行星，這在實(shí)際操作中幾乎是不可能的。

重力牽引器的概念更為奇特：航天器在小行星旁邊懸停，利用微弱的引力慢慢改變其軌道。盡管這一方案聽起來精妙，但其引力效應(yīng)極其微弱，想要產(chǎn)生足夠的影響，需要幾十年的時(shí)間，這對(duì)應(yīng)急防御來說，顯然不切實(shí)際。

還有利用太陽能的辦法，比如用巨大的太陽帆或反射鏡，將陽光反射回小行星表面，以此逐漸推動(dòng)它改變軌道。但光壓效果極其有限，時(shí)間跨度動(dòng)輒幾十年，且要在太空中部署這樣龐大的設(shè)備，面臨巨大的技術(shù)和資金挑戰(zhàn)。

用航天器推走小行星也非常困難，阿姆羅開著高達(dá)推走即將隕落地球的小行星阿克西斯，現(xiàn)在只能停留于影視動(dòng)漫。

相較之下，動(dòng)能撞擊顯得更加務(wù)實(shí)。像DART任務(wù)那樣，通過撞擊器高速撞擊小行星，直接利用動(dòng)量改變其軌道。雖然撞擊后的速度改變量微小，但在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，這種偏移效果會(huì)逐漸累積，達(dá)到避免撞擊地球的目的。這種方法簡(jiǎn)單、可控，是當(dāng)前最可行的小行星防御方案。

謹(jǐn)以此圖致敬中國(guó)航天人，小行星防御不是夢(mèng)，但它是中國(guó)夢(mèng)。

綜上所述，中國(guó)首次近地小行星防御任務(wù)，已經(jīng)超越了美國(guó)DART任務(wù)的窠臼。中國(guó)已規(guī)劃出了近地小行星防御的發(fā)展藍(lán)圖，2030年前“撞”，2030-2035年“推”，2045年前“控”。從升級(jí)版動(dòng)能撞擊技術(shù)，到近中遠(yuǎn)三個(gè)階段的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，中國(guó)翻開了國(guó)家行星防御計(jì)劃壯麗的詩篇。

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