白玉京：美国搞小行星防御计划，中国跟不跟？

【文/观察者网专栏作者 白玉京】

中国实施小行星防御计划，这么科幻的事业，正在一步一步走向现实，但很多网友至今仍然以为它是个异想天开的话题。

9月5日，中国开会发布首次近地小行星防御任务方案与国际合作设想。同一天，一颗小行星闯入地球，一方面提醒我们小行星防御计划的必要性，一方面验证了中国小行星防御计划的现实可行性。

这颗直径为1.2米的小行星，美国望远镜于9月4日率先发现，国际小行星中心赋予编号为2024 RW1。9月5日0时39分，这颗小行星以20千米/小时的速度闯入大气层，在菲律宾上空25千米高度凌空爆炸。所幸小行星直径很小且是空爆，对当地人没有造成很大影响。如果小行星大一点，后果就难料了。

中国紫金山天文台的望远镜看到了事件过程，这也是中国监测网首次实现对预警小行星的接力追踪观测。

一颗小行星直奔菲律宾X（原twitter）

中国发布首次近地小行星防御任务方案与国际合作设想，这个名字很长，实际上包括了两个部分，一个是防御任务方案，另一个是国际合作的设想。我们回过头来看看这颗直奔菲律宾的小行星就会知道，中国多有先见之明，防御手段和国际合作缺一不可。早在2018年2月，我国就作为正式成员加入国际小行星预警网（IAWN）。

光有国际合作没有防御手段，顶多算是打个酱油获得一个参与奖，光有防御手段没有国际合作，也是孤掌难鸣，预警网需要国际科研机构的共同参与。中国作为负责任的航天大国，在小行星防御这件大事上，必须当仁不让，发挥中流砥柱的作用。

美国DART任务，撞击器撞击双星中的小卫星

美国的动能撞击试验

美国和欧洲联手首次验证了通过动能撞击，改变小行星轨道的可行性。通过此次实验，NASA和科学界验证了未来应对可能威胁地球的小行星时，动能撞击是一种可行的偏转方法，这种技术为行星防御提供了宝贵的经验和数据。这次验证取得了超出预期的成果，但也并非完美，有一些拖泥带水。

验证实际上包括了两个部分，美国国家航空航天局的DART任务（双小行星改道测试）负责撞击，欧洲航天局的HERA任务负责对双小行星观测，尤其是对撞击效果的评估。

动能撞击的核心思想是四两拨千斤，速度换能量。迪迪莫斯（Didymos）是一颗直径约780米的主小行星，迪莫弗斯（Dimorphos）是围绕迪迪莫斯运行的小卫星，直径约为160米，质量约480万吨。撞击目标是较小的迪莫弗斯，DART撞击器质量只有区区610千克，但凭着其6.8千米/秒的超高速度，DART撞击器产生的能量约为13.29亿焦耳，相当于约3.18吨TNT当量。

用高情商的说法，撞击取得了轨道周期缩短和轨道半径变小的效果。用更为现实的说法，也是美国科研机构和美国媒体不愿意讲的事实的另一面，撞击产生了2.7毫米/秒的轨道速度改变量，这一变化实在是过于微小，需要日积月累才能形成显著的轨道偏移。撞击时迪莫弗斯距地球距离只有1100万千米，假如迪莫弗斯正朝地球扑面而来，那么撞击远远不足以使之偏离与地球相撞的轨道。

美国DART任务的大小比例图，蓝色字体的分别为撞击器、被撞的迪莫弗斯，主星迪迪莫斯。

DART撞击器被容纳在猎鹰9号的整流罩中。

中国首次近地小行星防御任务

中国向来有花小钱办大事的优良传统，中国的首次近地小行星防御任务，相当于美国DRAT计划和欧洲HERA任务的总和，在一次试验中同时实现两大工程目标：完成对50米级小行星的超高速撞击、完成对动能撞击效果在轨直接评估。总体目标为：撞得准、推得动、测得出、说得清。

中国提出了多种方案，各有优势，如撞击加掠飞、撞击加掠飞加伴飞、伴飞加撞击加伴飞。其中一个方案是用一枚长征五号火箭，一箭双星发射探测器和撞击器，探测器借力金星，提前到达目标小行星，开展伴飞观测。撞击器利用日地月自然引力和轨道机动调整方向，探测器抵达3个月后，撞击器以超过9千米/秒的时速实施动能撞击，撞击时小行星距地距离小于700万千米。

中国将在2030年前实施的首次小行星防御任务，用撞击器偏转直径50米的小行星，是一个稳妥慎重的选择。小行星的体积与质量成立方比例增长，并非线性。直径50米的小行星质量约为一二十万吨，这跟直径160米的小行星相比有巨大差异，显然会产生更大的偏移速度，产生更明显的偏移效果，有助于观测和评估。

“以石击石”方案充分展示了中国科学家的创造力

青胜于蓝

小行星直径50米也好，直径160米也好，用火箭发射撞击器产生的轨道速度改变量都是极为有限的，慢药治不了急病。中国在美国撞击试验的基础上看得更远，走得更远。想增加轨道速度改变量，无非有几种方式，要么是增加撞击速度，要么是增加撞击物的质量。一次撞击不行，就多撞几次，小的撞了不行，换大的来撞。

据NASA消息，“贝努”是一颗直径500米的小行星，预计于2135年9月飞掠地球。一支研究团队称撞击地球的概率为0.037%。中美两国都针对“贝努”，作出各自的动能撞击方案。中国方案在效率上明显优于美国方案。

NASA和劳伦斯·利弗莫尔国家实验室提出使用“德尔塔IV”重型火箭搭载8.8吨的HAMMER航天器，通过撞击进行防御。如果有25年的预警时间，需要发射7-11枚“德尔塔IV”重型火箭，如果有10年的预警时间，需要发射34-53枚“德尔塔IV”重型火箭。

中国科学家提出使用23枚长征五号撞击“贝努”小行星，即可达到偏转“贝努”的效果。

不仅如此，中国科学家还先后提出了“末级击石”方案，和“以石击石”方案。

“末级击石”方案利用了长征五号通常被当太空垃圾抛弃的火箭末级，跟撞击器形成组合体直接撞击“贝努”，充分利用火箭末级的质量，增强撞击动能，提升对小行星轨道的偏转效果。单次长征五号执行该任务的效果，相当于使用三次传统动能撞击方案的总效果。

“以石击石”方案则是利用航天器捕获一块太空石块/小行星，构成组合撞击体，撞击目标小行星，轨道偏转效果可提升一个数量级。

“以石击石”方案，脱胎于“摘星计划”。

动能撞击是唯一的现实选择

在面对小行星撞击威胁时，人类的防御手段令人遐想。最初，很多人想到的可能是核武器，似乎像电影中那样用一颗核弹能瞬间解决问题。然而，现实并不像银幕上那般简单。核爆炸可能会将小行星炸成大量碎片，这些碎片仍有可能朝地球飞来，甚至造成更大风险。而且，国际条约严格限制核武器在太空中的使用，这条路基本被堵死了。

激光防御听起来科技感十足，理论上，通过激光加热小行星表面，让物质蒸发产生反作用力来逐渐改变轨道。这听起来不错，但实际上需要巨大的能量供给，而依赖现有技术，很难实现如此强大的激光输出。此外，这种方法需要几个月甚至几年的持续照射，且必须精确对准小行星，这在实际操作中几乎是不可能的。

重力牵引器的概念更为奇特：航天器在小行星旁边悬停，利用微弱的引力慢慢改变其轨道。尽管这一方案听起来精妙，但其引力效应极其微弱，想要产生足够的影响，需要几十年的时间，这对应急防御来说，显然不切实际。

还有利用太阳能的办法，比如用巨大的太阳帆或反射镜，将阳光反射回小行星表面，以此逐渐推动它改变轨道。但光压效果极其有限，时间跨度动辄几十年，且要在太空中部署这样庞大的设备，面临巨大的技术和资金挑战。

用航天器推走小行星也非常困难，阿姆罗开着高达推走即将陨落地球的小行星阿克西斯，现在只能停留于影视动漫。

相较之下，动能撞击显得更加务实。像DART任务那样，通过撞击器高速撞击小行星，直接利用动量改变其轨道。虽然撞击后的速度改变量微小，但在足够长的时间内，这种偏移效果会逐渐累积，达到避免撞击地球的目的。这种方法简单、可控，是当前最可行的小行星防御方案。

谨以此图致敬中国航天人，小行星防御不是梦，但它是中国梦。

综上所述，中国首次近地小行星防御任务，已经超越了美国DART任务的窠臼。中国已规划出了近地小行星防御的发展蓝图，2030年前“撞”，2030-2035年“推”，2045年前“控”。从升级版动能撞击技术，到近中远三个阶段的长远发展，中国翻开了国家行星防御计划壮丽的诗篇。

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