漫談小行星及其探測(cè)與開(kāi)發(fā)

Introduction of Asteroid Exploration and Development

2017年5月8日上午，“葉培建星”命名儀式暨小行星探測(cè)學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)在中國(guó)空間技術(shù)研究院舉行?！叭~培建星”國(guó)際編號(hào)為456677，由中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)于2007年9月11日發(fā)現(xiàn)。為了表彰我國(guó)著名航天專家葉培建院士為推動(dòng)我國(guó)月球與深空探測(cè)及空間科學(xué)快速發(fā)展所做出的突出貢獻(xiàn)，2016年6月紫金山天文臺(tái)推薦命名“葉培建星”，2017年1月12日獲國(guó)際小行星命名委員會(huì)批準(zhǔn)。自此，“葉培建星”正式鑲嵌進(jìn)太空星辰，把中國(guó)人的探索精神高懸在廣袤星空。

目前，加快小行星探測(cè)已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)學(xué)者和專家的共識(shí)，深空探測(cè)被列入了“十三五”國(guó)家科技重大專項(xiàng)，小天體探測(cè)發(fā)展路線日漸清晰。今后，隨著火星探測(cè)器等深空探測(cè)任務(wù)的實(shí)施，我國(guó)小行星探測(cè)的步伐將進(jìn)一步加快。

1 小行星一瞥

小行星是太陽(yáng)系內(nèi)類似行星環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，但體積和質(zhì)量比行星小得多的天體。這些小行星位置、大小、形狀和物理構(gòu)成都各不相同，通常根據(jù)位置、物理構(gòu)成兩種屬性進(jìn)行分類。

按照位置分類，小行星主要可以分為主帶小行星、特洛伊小行星、近地小行星以及柯伊伯帶小行星。主帶小行星位于火星和木星之間，大多數(shù)已知的小行星都為主帶小行星，其軌道大多為近圓。特洛伊小行星是與行星共用軌道的小行星，大多數(shù)位于木星軌道上，只有數(shù)百顆。近地小行星指的是軌道近日點(diǎn)在1.3天文單位以內(nèi)（火星軌道內(nèi), 1個(gè)天文單位是地球到太陽(yáng)的距離，約為1.5×108km）的小行星，其軌道多數(shù)與地球軌道相交，這類小行星存在與地球碰撞的風(fēng)險(xiǎn)，因此近年來(lái)受到了格外關(guān)注，也由于其易接近性而成為了主要的探測(cè)目標(biāo)?？乱敛畮⌒行鞘俏挥诳乱敛畮У男⌒行牵丛诤Ｍ跣擒壍酪酝飧浇?，主要是冰封的小天體。

按照物理構(gòu)成，小行星可分為C類、S類、M類小行星等。C類小行星類似于碳質(zhì)球粒隕石，通常礦物中富含氫、碳、氮等揮發(fā)性元素，占內(nèi)太陽(yáng)系小行星數(shù)量的75%左右。S類小行星為巖石類小行星，主要由普通巖石或硅酸鹽構(gòu)成，占內(nèi)太陽(yáng)系小行星數(shù)量的17%左右。M類小行星富含金屬，特別是鐵鎳合金。

至今，在太陽(yáng)系內(nèi)共計(jì)已發(fā)現(xiàn)約70萬(wàn)顆小行星，但這可能僅是所有小行星中的一小部分。根據(jù)估計(jì)，小行星的數(shù)量有數(shù)百萬(wàn)，而最大型的小行星—谷神星，現(xiàn)在被重新分類并被定義為矮行星。

第一顆小行星的發(fā)現(xiàn)要追溯到1801年，但到1850年天文學(xué)家才開(kāi)始給小行星起名字。小行星的命名權(quán)屬于發(fā)現(xiàn)者，所有的小行星命名都須報(bào)經(jīng)國(guó)際小行星中心和小天體提名委員會(huì)審議通過(guò)，然后才公布于世，成為該天體的永久名字并為各國(guó)公認(rèn)。早期小行星一般以女神的名字命名，后來(lái)改用人名、地名、花名乃至機(jī)構(gòu)名的首字母縮寫(xiě)詞等來(lái)命名?，F(xiàn)在，為小行星命名已演變成小行星發(fā)現(xiàn)者表達(dá)意愿的一種方式，但發(fā)現(xiàn)者不能用自己的名字命名。一般來(lái)說(shuō)，命名僅授予在某領(lǐng)域有突出貢獻(xiàn)的個(gè)人或者團(tuán)體。小行星的名字由兩部分組成：前面一部分是一個(gè)永久編號(hào)，后面一部分是一個(gè)名字。

部分與中國(guó)有關(guān)的著名小行星有：第一顆在中國(guó)土地上發(fā)現(xiàn)的小行星—九華星（Juewa）（發(fā)現(xiàn)者為J.C. Watson）、第一顆由中國(guó)人發(fā)現(xiàn)的小行星—中華（China)（發(fā)現(xiàn)者為張鈺哲）、第一顆以中國(guó)人名命名的小行星—張衡(Zhang Heng）（發(fā)現(xiàn)者為紫金山天文臺(tái)）、第一顆以中國(guó)地名命名的小行星—北京(Peking）（發(fā)現(xiàn)者為紫金山天文臺(tái)）、第一顆以中國(guó)縣名命名的小行星—大埔（Dabu）（發(fā)現(xiàn)者為紫金山天文臺(tái)）、第一顆以中國(guó)太空飛船的名字命名的小行星—神舟（Shenzhou）（發(fā)現(xiàn)者為紫金山天文臺(tái)）。

在空間探測(cè)器問(wèn)世之前，小行星是通過(guò)地面望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測(cè)的，但即使用最大的望遠(yuǎn)鏡也只能觀測(cè)到針尖大小的光點(diǎn)，無(wú)法了解小行星的形狀和地形等。1991年10月，“伽利略”木星探測(cè)器在飛掠951號(hào)蓋斯普拉小行星時(shí)拍攝到第一張真正的小行星特寫(xiě)鏡頭，使科學(xué)家大為振奮。1996年，美國(guó)發(fā)射了世界第一個(gè)小行星專用探測(cè)器“尼爾”，獲得了不少有關(guān)愛(ài)神星小行星的重要科學(xué)數(shù)據(jù)，拉開(kāi)了研制和發(fā)射小行星探測(cè)器的序幕。此后，小行星探測(cè)漸進(jìn)高潮。2003年，日本發(fā)射了“隼鳥(niǎo)”小行星采樣返回探測(cè)器，首次把小行星樣品帶回地球。2007年，美國(guó)發(fā)射了“黎明”小行星探測(cè)器，先后探測(cè)了2顆小行星。2015年, 日本又發(fā)射了更先進(jìn)的隼鳥(niǎo)－2小行星采樣返回探測(cè)器。2016年，美國(guó)發(fā)射了其首個(gè)小行星采樣返回探測(cè)器“奧西里斯”。

2 近地小行星

一般把運(yùn)行到距離太陽(yáng)1.3個(gè)天文單位范圍內(nèi)的小行星叫近地小行星。由于近地小行星有撞擊地球的危險(xiǎn)，所以成為21世紀(jì)深空探測(cè)活動(dòng)的重要目標(biāo)。

按照近地小行星的軌道可將其分為三類：一是阿登型小行星，平均軌道半徑均小于1天文單位，在地球軌道以內(nèi)；二是阿莫爾型小行星，近日點(diǎn)均在地球軌道以外，介于1.017～1.3天文單位之間，不會(huì)威脅到地球；三是阿波羅型小行星，其近日點(diǎn)位于地球軌道內(nèi)，可深入到金星甚至水星軌道以內(nèi)，其體積都很小，直徑約400～8000m，部分小行星的軌道與地球軌道相交，存在碰撞風(fēng)險(xiǎn)。

目前，已發(fā)現(xiàn)了大約800顆具有潛在威脅的小行星，但仍不足估計(jì)總數(shù)的1/3。據(jù)研究，直徑在40m以上的小行星總數(shù)約為30萬(wàn)顆, 現(xiàn)在只發(fā)現(xiàn)了約3%。據(jù)研究，直徑大于1km的小行星撞擊地球的概率為每10萬(wàn)年1次，撞擊時(shí)釋放出的能量將毀滅地球文明，現(xiàn)今已發(fā)現(xiàn)了60多顆，直徑接近10m的天體撞擊地球的概率為每3000年一次。一些科學(xué)家質(zhì)疑，小行星撞地球的風(fēng)險(xiǎn)被嚴(yán)重低估。不過(guò)，南京紫金山天文臺(tái)專家根據(jù)觀測(cè)得出結(jié)論，近20年內(nèi)應(yīng)該不會(huì)有小行星和地球相撞。

3 專用探測(cè)器

由于天文觀測(cè)和掠過(guò)式順路探測(cè)存在距離遠(yuǎn)、時(shí)間短、分辨率低等缺陷，所以，從20世紀(jì)90年代至今，美國(guó)和日本已先后研制和發(fā)射了5個(gè)小行星專用探測(cè)器，采用繞、落、回的方式對(duì)目標(biāo)小行星進(jìn)行較為細(xì)致的探測(cè)，獲得了大量有價(jià)值的科學(xué)數(shù)據(jù)。

美國(guó)“尼爾”

1996年2月17日，美國(guó)德?tīng)査?火箭發(fā)射了世界首個(gè)小行星探測(cè)器“尼爾”（又稱“近地小行星交會(huì)”）探測(cè)器。它的質(zhì)量為805kg，于2000年2月14日進(jìn)入愛(ài)神星軌道，這是航天器首次成功地進(jìn)入圍繞小行星運(yùn)行的軌道?！澳釥枴碧綔y(cè)器上帶有相機(jī)、激光測(cè)距儀和無(wú)線電科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備等6臺(tái)探測(cè)儀器，用于確定愛(ài)神星的尺寸、質(zhì)量、密度和磁場(chǎng)及巖石成分。2001年2月12日，在探測(cè)任務(wù)結(jié)束之際，“尼爾”首次以硬著陸的方式降落到愛(ài)神星的表面上，結(jié)束了富有成果的太空之旅。5年內(nèi)，“尼爾”飛行了32×108km，其中繞愛(ài)神星飛行了1年，共拍攝了16萬(wàn)幅圖片，搜集了比原先計(jì)劃多10倍的數(shù)據(jù)，大大超過(guò)了原來(lái)的預(yù)期。

日本“隼鳥(niǎo)”

2003年5月9日，日本發(fā)射“隼鳥(niǎo)”小行星探測(cè)器，探測(cè)位于地球和火星之間距離地球3×108km的糸川小行星，并采集樣本帶回地球供科學(xué)家研究。2005年9月12日，“隼鳥(niǎo)”飛抵距離糸川小行星20km高的預(yù)定軌道，用自身攜帶的X射線和紅外探測(cè)儀觀測(cè)了糸川小行星表面情況，收集其成分和地形數(shù)據(jù)。2005年10月，“隼鳥(niǎo)”降低軌道高度，從10km之內(nèi)對(duì)其進(jìn)行觀測(cè)。2005年11月12日，“隼鳥(niǎo)”在距離小行星表面55m高的地方向糸川小行星表面投放了所攜帶的“智慧女神”子探測(cè)器，以采集糸川小行星表面數(shù)據(jù)，但因故障該探測(cè)器失靈。2005年11月20日和26日，“隼鳥(niǎo)”先后2次成功在糸川小行星表面短時(shí)間著陸，采集其表面的巖石樣本。2010年6月13日，“隼鳥(niǎo)”攜帶從小行星糸川表面所采集的約10mg樣品返回地面，使日本成為世界上首個(gè)在月球之外的原始小天體上著陸、取樣并攜帶其樣品返回地面技術(shù)的國(guó)家。

美國(guó)“黎明”

2007年9月27日，美國(guó)發(fā)射了首個(gè)用離子推進(jìn)技術(shù)完成實(shí)用型科學(xué)探測(cè)任務(wù)的“黎明”小行星探測(cè)器，用于在2011年和2015年先后探測(cè)火星和木星間的小行星帶中最大的2顆小行星—谷神星和灶神星。2011年7月15日，“黎明”進(jìn)入灶神星小行星軌道，成為首個(gè)對(duì)小行星帶中的小行星進(jìn)行探測(cè)的空間探測(cè)器，并于8月11日正式開(kāi)始了對(duì)這顆巨型巖質(zhì)小行星的探測(cè)任務(wù)，對(duì)灶神星拍攝了多角度圖片，幫助科學(xué)家繪制灶神星地形圖并開(kāi)展相關(guān)研究。

2012年9月5日，“黎明”離開(kāi)灶神星，開(kāi)始飛往谷神星，并于2015年3月6日抵達(dá)曾為太陽(yáng)系最大的小行星、后被升格為矮行星的谷神星，成為世界第一個(gè)先后環(huán)繞兩個(gè)地外天體飛行的深空探測(cè)器，標(biāo)志著人類探測(cè)器首次成功造訪一顆矮行星。2015年5月3日和4日“黎明”拍下了谷神星的最新照片。按計(jì)劃，2016年6月“黎明”在主任務(wù)結(jié)束后進(jìn)入拓展任務(wù)。目前，“黎明”在谷神星上軌道高度為30300km×27900km的橢圓軌道運(yùn)行。

日本隼鳥(niǎo)－2

2014年12月3日,日本發(fā)射了隼鳥(niǎo)－2小行星取樣返回探測(cè)器，探測(cè)目標(biāo)是1999JU3號(hào)小行星，擬采集100mg以上的樣品。隼鳥(niǎo)－2將于2018年6月進(jìn)入1999JU3號(hào)小行星軌道，先對(duì)該小行星進(jìn)行近距離詳細(xì)觀測(cè)，接著向小行星表面投放跳躍式機(jī)器人和小型著陸器，然后進(jìn)行俯沖飛行接近小行星表面，在探測(cè)器上的采樣器接觸小行星表面的瞬間彈射出彈子，從彈子撞擊小行星表面所濺射出的物質(zhì)碎片中采集樣品，裝入樣品采集裝置內(nèi)。最后，離開(kāi)小行星表面。隼鳥(niǎo)－2在1999JU3號(hào)小行星附近運(yùn)行1年半左右時(shí)間，完成任務(wù)后將于2019年12月飛離1999JU3號(hào)小行星，再用約1年時(shí)間，即2020年末返回地球。

美國(guó)“奧西里斯”

2016年9月9日，美國(guó)首個(gè)小行星采樣返回探測(cè)器—“奧西里斯”由宇宙神－5火箭發(fā)射升空，目標(biāo)是對(duì)101955號(hào)貝努小行星進(jìn)行采樣返回探測(cè)，研究太陽(yáng)系的形成和演化、行星形成的初始階段以及形成生命的有機(jī)復(fù)合物的起源?！皧W西里斯”探測(cè)器將于2018年8月抵達(dá)貝努小行星，并在環(huán)繞貝努的軌道上對(duì)其進(jìn)行全球表面成像觀測(cè)，展開(kāi)為期兩年的科學(xué)研究。2020年7月，探測(cè)器將使用機(jī)械臂末端的采樣器采集至少60g的貝努表面風(fēng)化層樣品，2023年將把樣品帶回地球供科學(xué)家研究。

美國(guó)的其他任務(wù)

2017年1月，美國(guó)又批準(zhǔn)了“露西”和“賽姬”兩項(xiàng)小行星探測(cè)任務(wù)。這兩個(gè)任務(wù)不包含發(fā)射和任務(wù)運(yùn)行的部分，耗資均在5億美元?！奥段鳌碧綔y(cè)器計(jì)劃于2021年發(fā)射，于2025年抵達(dá)小行星帶，2027－2033年探測(cè)6顆特洛伊小行星，將嘗試解開(kāi)太陽(yáng)系之謎。賽姬是一顆巨大的鐵-鎳金屬小行星，“賽姬”探測(cè)器計(jì)劃于2023年10月發(fā)射，于2030年抵達(dá)1號(hào)賽姬小行星，圍繞這顆小行星展開(kāi)為期20個(gè)月的探測(cè)研究。

另外，執(zhí)行拓展任務(wù)的“新視野”將在2019年探測(cè)2014號(hào)MU69柯伊伯帶小行星。美國(guó)還有兩項(xiàng)待定的小行星探測(cè)計(jì)劃。

中國(guó)的探測(cè)任務(wù)

2012年6月1日，已在日地L2點(diǎn)開(kāi)展了10個(gè)月科學(xué)探測(cè)的嫦娥-2月球探測(cè)器成功變軌，進(jìn)入飛往小行星的軌道。同年12月13日，嫦娥-2在距地球約7×106km的深空與4179號(hào)圖塔蒂斯小行星交會(huì)，并用星載監(jiān)視相機(jī)對(duì)該小行星進(jìn)行了光學(xué)成像。這不僅是我國(guó)首次實(shí)現(xiàn)對(duì)小行星的飛越探測(cè)，也是國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)對(duì)圖塔蒂斯的近距離探測(cè)，我國(guó)成為繼美國(guó)、歐洲航天局和日本之后，第4個(gè)探測(cè)小行星的國(guó)家。我國(guó)科學(xué)家已制定了“小行星探測(cè)”計(jì)劃，即以伴飛、附著、取樣返回等探測(cè)方式，對(duì)近地目標(biāo)小行星進(jìn)行整體性探測(cè)和局部區(qū)域的就位分析。今后，隨著嫦娥-5月球采樣返回探測(cè)器、火星探測(cè)器等深空探測(cè)任務(wù)的實(shí)施，我國(guó)小行星探測(cè)的步伐將進(jìn)一步加快。

4 到太空淘金

研究表明，太空中有大約7500顆或許蘊(yùn)藏珍貴礦產(chǎn)的小行星。開(kāi)發(fā)小行星的資源能促進(jìn)太空工業(yè)發(fā)展，降低微電子、能源儲(chǔ)備等領(lǐng)域的成本，并幫助科學(xué)家實(shí)現(xiàn)更多應(yīng)用領(lǐng)域的創(chuàng)新。

小行星寶藏

就開(kāi)發(fā)地外礦藏資源而言，從現(xiàn)有的技術(shù)、星球的遠(yuǎn)近、礦藏的價(jià)值、經(jīng)濟(jì)的收益等綜合因素考慮，小行星上的礦藏具有開(kāi)采的必要性和可行性。因?yàn)樘煳膶W(xué)家已發(fā)現(xiàn)了近地小行星幾乎全都含有水，其中不少還有許多鎳、鉑、金等貴重金屬。開(kāi)發(fā)小行星能大大緩解地球上因原材料日益匱乏而導(dǎo)致的全球性通貨膨脹。例如，241號(hào)Germania小行星上存在價(jià)值達(dá)95.8萬(wàn)億美元的礦產(chǎn)，幾乎與整個(gè)世界的GDP相當(dāng)。

直接利用從外太空小行星收集到的礦物資源，可以簡(jiǎn)化外太空航空基站的修補(bǔ)和建造工程。由于不必從地球運(yùn)送物資，所以將成為能永久支持太空事業(yè)發(fā)展的唯一途徑。同時(shí)，小行星可作為載人登火星或其它行星的中轉(zhuǎn)站，成為深入探索太空的基石。

總之，開(kāi)采小行星將使人類在太陽(yáng)系中走得更遠(yuǎn)。為此，2012年、2013年美國(guó)率先成立了2家準(zhǔn)備到小行星采礦和開(kāi)發(fā)用于星際飛船燃料的民間公司—行星資源公司和深空工業(yè)公司。2016年2月, 盧森堡政府宣布開(kāi)創(chuàng)一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)“小行星采礦業(yè)”。

采礦存在爭(zhēng)議

不過(guò)，有很多人認(rèn)為開(kāi)采小行星礦藏是在“燒錢(qián)”，成本太高，得不償失。對(duì)此，美國(guó)行星資源公司創(chuàng)辦人安德森表示，以小行星為開(kāi)采對(duì)象是成熟理論，因?yàn)樾⌒行琴|(zhì)量小、有水幾率高，可降低飛行器擺脫重力的能量耗用和往返燃料成本。該公司需要尋找一顆“測(cè)試行星”，以證明太空采礦是可行并且經(jīng)濟(jì)的。美國(guó)航空航天局也認(rèn)同這一思路并表示，隨著技術(shù)的進(jìn)步和自然資源的減少，太空采礦在21世紀(jì)晚些時(shí)候可能將變得有利可圖。該局希望至少能從小行星上采集60g的樣品，如果計(jì)劃順利，將采集2kg，未來(lái)5～10年內(nèi)將看到小行星采礦服務(wù)業(yè)的興起。

5 防止小行星撞擊地球

2013年2月15日，直徑17m、質(zhì)量達(dá)1×104t的隕石（這是自1908年以來(lái)墜落地球的最大隕石）以18km/s的速度撞向地球，墜落在俄羅斯車?yán)镅刨e斯克州,爆炸當(dāng)量相當(dāng)于4.4×105t的TNT烈性炸藥,空中爆炸的威力為廣島原子彈的30倍,隕石爆炸產(chǎn)生的沖擊波到達(dá)地面后，擊碎了無(wú)數(shù)居民家里的玻璃，導(dǎo)致當(dāng)?shù)亟?200人受傷。

多次威脅地球

小行星撞擊地球是世界上4個(gè)突發(fā)巨大災(zāi)難之一，歷史上曾發(fā)生過(guò)多次小行星撞地球的事件。例如，2008年，一個(gè)直徑只有幾米的小行星墜落到了蘇丹，碎片散落到了努比亞沙漠。2012年1月27日，曾有一顆公共汽車大小的小行星（2012號(hào)BX34）在距離地球6×104km飛過(guò)。美國(guó)航空航天局一份高精度“潛在危險(xiǎn)小行星”圖顯示，對(duì)地球構(gòu)成潛在威脅的小行星超過(guò)1800顆。

小行星撞擊地球可使人類遭受滅頂之災(zāi)。因?yàn)槿绻?顆質(zhì)量為11t的小行星與地球相撞，其能量相當(dāng)于10000顆百萬(wàn)噸核武器爆炸的能量。科學(xué)家估計(jì)，如果有小行星撞向地球，即使是一顆直徑僅200m的小行星，也足以毀滅地球上的一個(gè)國(guó)家。所以，許多國(guó)家都在研究應(yīng)對(duì)方法，并取得了不同程度的進(jìn)展。

美國(guó)研究進(jìn)展

目前，位于夏威夷的“全景觀測(cè)望遠(yuǎn)鏡和快速反應(yīng)系統(tǒng)”監(jiān)視地球附近直徑300m～1km的小行星。該天文望遠(yuǎn)鏡每隔30s就會(huì)對(duì)36個(gè)月球大小的天空范圍拍攝一張1400M的照片，每張照片都可以打印成一張足以覆蓋半個(gè)籃球場(chǎng)的300像素圖片。

近年來(lái),美國(guó)加利福尼亞大學(xué)圣巴巴拉分校教授魯賓及其科研團(tuán)隊(duì)發(fā)布一套應(yīng)對(duì)天體威脅的方案，原理是把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成具有破壞力的激光束，用于偏轉(zhuǎn)或蒸發(fā)那些對(duì)地球構(gòu)成威脅的小行星。此后,美國(guó)夏威夷大學(xué)的研究小組提出了一項(xiàng)更便宜、更簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，名為“小行星陸地影響警報(bào)系統(tǒng)”，該系統(tǒng)由8個(gè)望遠(yuǎn)鏡組成，每一個(gè)都裝配有非常強(qiáng)大的相機(jī)，具有超高敏感性，相當(dāng)于從美國(guó)舊金山觀測(cè)到紐約發(fā)出的一道火柴光芒。

俄羅斯研究進(jìn)展

俄羅斯行星保護(hù)中心打算建立一個(gè)名為“行星保護(hù)系統(tǒng)快速反應(yīng)梯隊(duì)”的地球保護(hù)盾牌，由多枚宇宙觀測(cè)航天器、偵察衛(wèi)星和太空攔截航天器構(gòu)成，當(dāng)觀測(cè)航天器觀測(cè)到危險(xiǎn)天體時(shí)，馬上把信號(hào)傳輸給偵察衛(wèi)星并對(duì)危險(xiǎn)天體進(jìn)行全程跟蹤監(jiān)測(cè)。太空攔截航天器負(fù)責(zé)摧毀小行星或改變小行星運(yùn)行軌道。

目前，俄羅斯專家正在制訂為期10年的聯(lián)邦專項(xiàng)計(jì)劃來(lái)應(yīng)對(duì)包括隕石墜落在內(nèi)的太空威脅。根據(jù)該計(jì)劃，俄羅斯將對(duì)現(xiàn)有的反射鏡口徑在1m之內(nèi)的天文望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行清點(diǎn)和更新，然后建造2～3臺(tái)反射鏡口徑為2m的現(xiàn)代化大型望遠(yuǎn)鏡。

歐洲研究進(jìn)展

目前，歐洲擬為地球建造預(yù)防小行星撞擊的“近地軌道防護(hù)盾”，通過(guò)導(dǎo)彈炸毀、引力牽引和主動(dòng)碰撞等多種手段，防止近地小行星撞擊地球。該計(jì)劃有望在2020年前正式實(shí)施。

另外，美國(guó)和歐洲正計(jì)劃共同實(shí)施的一個(gè)名為“小行星撞擊與偏轉(zhuǎn)評(píng)估”的項(xiàng)目，其核心理念是在2021年發(fā)射2個(gè)小型太空飛行器，攔截65803號(hào)迪蒂莫斯小行星。這顆近地小行星還擁有一顆小衛(wèi)星，預(yù)計(jì)將在2022年掠過(guò)地球附近。美國(guó)研制的“雙小行星再定向測(cè)試”飛行器將撞擊這顆小行星的衛(wèi)星,讓其偏離原有軌道；歐洲航天局研制的“小行星撞擊監(jiān)視器”將對(duì)整個(gè)撞擊經(jīng)過(guò)開(kāi)展監(jiān)視。

多種研究方案

目前，已有多種防止小行星撞擊地球的方案，例如用核武器炸毀可能撞擊地球的近地小行星；發(fā)射導(dǎo)彈或航天器猛烈地撞擊近地小行星，用機(jī)械力使其改變軌道；用太空鏡群或激光所產(chǎn)生的能量把近地小行星推往新的軌道等。就目前的技術(shù)水平而言，通過(guò)發(fā)射物體撞擊小行星以使其偏離軌道絕對(duì)是有可能做到的。研究表明，未來(lái)的太空激光技術(shù)可能用于探測(cè)威脅地球安全的小行星，并使小行星偏移軌道。

6 捕獲與載人

美國(guó)航空航天局原計(jì)劃于近年用無(wú)人航天器從近地小行星表面采集一塊巨石，并將其拖至月球軌道，然后發(fā)射載人航天器，使航天員對(duì)該巨石進(jìn)行采樣返回，以便探索火星演示驗(yàn)證相關(guān)技術(shù)，為2035年載人登陸火星做技術(shù)準(zhǔn)備，推進(jìn)載人航天飛行技術(shù)與能力創(chuàng)新發(fā)展。不過(guò)，特朗普上臺(tái)后已取消該計(jì)劃，但有關(guān)技術(shù)會(huì)繼續(xù)開(kāi)發(fā)和利用。

“捕獲小行星”行動(dòng)

2013年4月，美國(guó)航空航天局向白宮提交了一份“捕捉小行星”的方案，即“小行星重定向任務(wù)”，計(jì)劃捕捉一顆小行星上的巨石，并把其帶入近月軌道，其目的是減少航天員登陸小行星的費(fèi)用并降低風(fēng)險(xiǎn)，并有利于今后開(kāi)發(fā)小行星、防止小行星撞擊地球等。

“捕獲小行星”行動(dòng)原計(jì)劃在2018年進(jìn)行，航天員在2021年4月造訪這顆被拖拽到月球軌道的小行星，并將攜帶小行星碎片返回地球。捕捉一顆小行星至月球軌道可以一舉多得，例如，為更多的研究提供便利，方便開(kāi)采小行星上礦藏，掌握防止小行星撞擊地球的技術(shù)，作為載人登火星的中轉(zhuǎn)站等。

不過(guò)，這項(xiàng)行動(dòng)也面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，例如，在浩瀚的深空中辨認(rèn)出一顆直徑7m的目標(biāo)小行星并非易事；目標(biāo)小行星會(huì)自轉(zhuǎn)，探測(cè)器把它捕獲后應(yīng)讓其停止轉(zhuǎn)動(dòng)，然后才談得上成功拖拽；裝上小行星后，“小行星捕獲艙”的質(zhì)量勢(shì)必增加，使推進(jìn)、導(dǎo)航等任務(wù)的難度增大。所以，該計(jì)劃后來(lái)改為采集某顆小行星上的巨石。

洛馬公司的“移民石”計(jì)劃

美國(guó)洛馬公司已提出“移民石”載人登小行星計(jì)劃，用載有2名航天員的雙“獵戶座”載人飛船登陸近地小行星，然后出艙并對(duì)土壤和巖石進(jìn)行取樣，最終回到地球后進(jìn)行深入分析，往返耗時(shí)6個(gè)月。

2艘“獵戶座”飛船同時(shí)發(fā)射，其中1艘是載人的主“獵戶座”飛船，另1艘是攜帶絕大部分消費(fèi)品（包括推進(jìn)劑和生命保障供應(yīng)）的無(wú)人的副“獵戶座”飛船，它們?cè)诮剀壍肋M(jìn)行頭對(duì)頭對(duì)接。在到達(dá)小行星上空時(shí)，1名航天員將穿著艙外航天服出艙，并通過(guò)載人機(jī)動(dòng)裝置漂浮到小行星上采集樣本，用科學(xué)儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，另1名航天員留在艙內(nèi)進(jìn)行指揮。航天員至少可以在小行星附近地帶停留5天時(shí)間。任務(wù)完成后，出艙航天員回到載人的主“獵戶座”，然后主、副“獵戶座”飛船分離，主“獵戶座”飛船發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火返回地球，副“獵戶座”飛船繼續(xù)進(jìn)行小行星的科學(xué)觀測(cè)。這種方案可以節(jié)省下大量的時(shí)間和成本。

把航天員送上小行星將面臨重重挑戰(zhàn)和風(fēng)險(xiǎn)，其關(guān)鍵是尋找目標(biāo)，全面了解小行星。往返小行星需要很長(zhǎng)時(shí)間，這也是一大挑戰(zhàn)，需要解決心理、輻射和沒(méi)有實(shí)時(shí)通信等問(wèn)題。

東方星/文