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小行星正在“盯緊”地球!人類(lèi)如何防御“飛來(lái)橫禍”?

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小行星撞擊風(fēng)險(xiǎn)是人類(lèi)長(zhǎng)期面臨的重大威脅,關(guān)乎全球安危與文明存續(xù),監(jiān)測(cè)預(yù)警是行星防御的第一步,使命重大,也是重要技術(shù)挑戰(zhàn)。

藝術(shù)家筆下的小行星碰撞

無(wú)法忽視的巨大威脅

太陽(yáng)系存在眾多小行星,尺寸在幾米到幾百千米不等,形狀各異,飛行在環(huán)日軌道。大部分小行星分布在火星與木星軌道之間的小行星帶和海王星外的柯伊伯帶,但也有一些小行星距離太陽(yáng)和地球更近。

火星和木星之間的小行星帶

小行星的空間分布(綠色是近期不會(huì)接近地球的小行星,紅色是近地小行星)

人類(lèi)賴(lài)以生存的地球面臨眾多威脅,小行星撞擊是最嚴(yán)重的一種,歷史上曾引發(fā)過(guò)10次以上不同程度的生物滅絕事件。小行星以極高速度進(jìn)入地球大氣,在大氣中形成高溫高壓沖擊波,尺寸小、結(jié)構(gòu)疏松的解體碎塊,燃燒殆盡;尺寸大、質(zhì)地堅(jiān)硬的可能穿過(guò)大氣層,撞擊到地球表面,釋放巨大動(dòng)能,引發(fā)森林火災(zāi)、地震、海嘯等災(zāi)難性后果。

6500萬(wàn)年前,一顆直徑10千米的小行星撞擊地球,引發(fā)全球性森林火災(zāi)和強(qiáng)烈的地震、海嘯,塵埃和灰燼彌漫天空,遮住陽(yáng)光,使地球溫度下降16℃,影響長(zhǎng)達(dá)百萬(wàn)年,地球上包括恐龍?jiān)趦?nèi)70%的物種滅亡。

科學(xué)家推測(cè),恐龍滅絕有可能是小行星撞擊導(dǎo)致的

漫畫(huà)作者 Dave Coverly,來(lái)自漫畫(huà)“Speed Bump(減速帶)” 。 文字內(nèi)容:“我承認(rèn),這一發(fā)現(xiàn)確實(shí)像是印證了恐龍滅絕的小行星撞擊說(shuō)?!?/p>

通常直徑大于60米的石質(zhì)隕石或大于20米的鐵質(zhì)隕石可以穿過(guò)地球大氣。小行星的體積和重量越大,撞擊地球時(shí)造成的危害越大。國(guó)際上以等效直徑衡量小行星的威脅程度,劃分為5類(lèi)。

第一類(lèi)等效直徑在千米級(jí),可引發(fā)全球性災(zāi)難,約70萬(wàn)年遭遇1次,6500萬(wàn)年前的恐龍滅絕災(zāi)難約1億年1次。

第二類(lèi)等效直徑140米級(jí),引發(fā)洲際級(jí)災(zāi)難,約3萬(wàn)年遭遇1次。2019年7月,命名為2019OK的小行星,在7.2萬(wàn)千米外與地球“擦肩而過(guò)”,直徑大約57~130米,如果撞擊地球,產(chǎn)生的爆炸威力相當(dāng)于廣島原子彈的5000倍。

第三類(lèi)是50米級(jí),可引發(fā)大型城市級(jí)災(zāi)難,約兩千年一次。1908年6月,一顆直徑30~50米的小行星撞擊地球,在俄羅斯西伯利亞通古斯河上空爆炸,威力是廣島原子彈的1000倍,引發(fā)森林大火,焚毀2000平方千米范圍內(nèi)超過(guò)8000萬(wàn)棵樹(shù)木。

第四類(lèi)是20米級(jí),可引發(fā)城鎮(zhèn)級(jí)災(zāi)難,約200年一次。2013年,一顆直徑約17米的小行星,穿越大氣層,在俄羅斯車(chē)?yán)镅刨e斯克地區(qū)上空90千米處爆炸,造成1600余人受傷,1000多間房屋受損。

第五類(lèi)是米級(jí),每年都在發(fā)生,不過(guò)尺寸過(guò)小,無(wú)法穿越大氣層,大多發(fā)生空爆并出現(xiàn)火流星現(xiàn)象,爆炸后散落的隕石碎片也可能造成人員傷亡。1988年至今,全球記錄平均每月發(fā)生2次火流星事件。

天文學(xué)定義與地球最小距離在0.3AU(1AU是日地距離)范圍內(nèi)的小行星為近地小行星,目前已發(fā)現(xiàn)超過(guò)3萬(wàn)顆,其中一部分的運(yùn)行軌道與地球軌道相交,存在撞擊地球的可能。與地球最小距離在0.05AU、直徑大于140米的小行星被定義為有威脅的近地小行星,占總數(shù)的近十分之一。

此外,小行星進(jìn)入地球一定距離范圍內(nèi),有可能被地球引力俘獲,改變運(yùn)行軌道,撞向地球,它們的軌道同時(shí)也受太陽(yáng)系其他大天體的引力攝動(dòng),不斷變化。所以,對(duì)地球有威脅的小行星并不恒定,而且威脅程度經(jīng)常發(fā)生變化。

地基監(jiān)測(cè)為主

近地小行星撞擊地球誘發(fā)巨大災(zāi)難,是必然發(fā)生的事件,是人類(lèi)長(zhǎng)期面臨的重大挑戰(zhàn)。隨著科技進(jìn)步,人類(lèi)逐漸形成對(duì)小行星撞擊風(fēng)險(xiǎn)的研判和預(yù)測(cè)能力,通過(guò)建設(shè)小行星監(jiān)測(cè)系統(tǒng),探測(cè)追蹤危險(xiǎn)小行星,可以對(duì)撞擊時(shí)間、落點(diǎn)、危害程度進(jìn)行提前預(yù)報(bào),采取有效處置手段,最大限度降低風(fēng)險(xiǎn)。

小行星監(jiān)測(cè)預(yù)警主要開(kāi)展3方面工作。一是近地小行星編目,通過(guò)天基、地基監(jiān)測(cè)設(shè)備,發(fā)現(xiàn)新的小行星,進(jìn)行定軌編目。二是威脅預(yù)警,對(duì)編目中有一定威脅的小行星,開(kāi)展精密跟蹤,獲取精確軌道參數(shù)等信息,評(píng)估撞擊風(fēng)險(xiǎn)和危害程度。三是短期預(yù)報(bào),對(duì)即將在近距離掠過(guò)地球、撞擊概率較高的小行星,進(jìn)行精密跟蹤測(cè)量,持續(xù)預(yù)報(bào)撞擊區(qū)域。

目前發(fā)展最成熟、使用最廣泛的監(jiān)測(cè)預(yù)警設(shè)備是地基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡,通過(guò)在不同時(shí)間對(duì)同一片星空重復(fù)觀測(cè),對(duì)比區(qū)域特征變化,發(fā)現(xiàn)彗星、小行星及變星,確定小行星位置。1992年,美國(guó)啟動(dòng)“太空衛(wèi)士巡天”項(xiàng)目,開(kāi)始系統(tǒng)性的監(jiān)測(cè)小行星活動(dòng)。首先投入運(yùn)行的是林肯近地小行星研究計(jì)劃,包括2套1米口徑和1套0.5米口徑望遠(yuǎn)鏡。

2005年,美國(guó)國(guó)會(huì)通過(guò)“近地天體授權(quán)法案”,要求美國(guó)宇航局記錄直徑超過(guò)140米、近日點(diǎn)小于1.3AU的近地天體,涵蓋范圍要達(dá)到90%。美國(guó)啟動(dòng)卡特琳娜巡天系統(tǒng)、泛星計(jì)劃、探索信道望遠(yuǎn)鏡和大型綜合巡天望遠(yuǎn)鏡等地基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡建設(shè),開(kāi)展小行星監(jiān)測(cè)預(yù)警。

卡特琳娜巡天系統(tǒng)使用的望遠(yuǎn)鏡

卡特琳娜巡天系統(tǒng)由3臺(tái)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡組成,其中1.5米和0.7米口徑的2臺(tái)寬視場(chǎng)巡天望遠(yuǎn)鏡用于尋找未知小行星,1臺(tái)1米口徑窄視場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡用于精確跟蹤測(cè)量。一旦發(fā)現(xiàn)可能撞擊地球的危險(xiǎn)小行星,系統(tǒng)立刻切換到應(yīng)急模式,調(diào)動(dòng)3臺(tái)望遠(yuǎn)鏡對(duì)危險(xiǎn)小行星進(jìn)行跟蹤測(cè)量,判斷目標(biāo)是否會(huì)撞擊地球。

卡特琳娜巡天系統(tǒng)貢獻(xiàn)了過(guò)半數(shù)人類(lèi)發(fā)現(xiàn)的近地小行星,這種“2+1”的獨(dú)特設(shè)計(jì),使系統(tǒng)在預(yù)報(bào)小行星撞擊風(fēng)險(xiǎn)方面發(fā)揮出色。迄今人類(lèi)共7次成功預(yù)報(bào)小行星撞擊地球事件,5次歸功于卡特琳娜巡天系統(tǒng)。

泛星計(jì)劃由4臺(tái)1.8米口徑的望遠(yuǎn)鏡組成陣列,同步觀測(cè)同一天區(qū),產(chǎn)生相當(dāng)于3.6米口徑望遠(yuǎn)鏡的分辨率??ㄌ亓漳群头盒怯?jì)劃是當(dāng)前人類(lèi)地基小行星監(jiān)測(cè)的主力,是近10年發(fā)現(xiàn)近地小行星最多的系統(tǒng)。2022年,各國(guó)共發(fā)現(xiàn)3182顆近地小行星,卡特琳娜巡天系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)1291顆,泛星計(jì)劃望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)1263顆,兩者聯(lián)合占比80%之多。

泛星計(jì)劃望遠(yuǎn)鏡

探索信道望遠(yuǎn)鏡是美國(guó)本土第五大天文光學(xué)望遠(yuǎn)鏡,主鏡口徑4.2米,有可見(jiàn)光和紅外2種成像模式。大型綜合巡天望遠(yuǎn)鏡目前仍在建設(shè)中,坐落于智利北部帕穹山的伊爾佩恩峰,主鏡口徑達(dá)8.36米,擁有極強(qiáng)的匯集光線(xiàn)能力和極高分辨率,視場(chǎng)寬廣,每3天可以完成一次全天域觀測(cè),相當(dāng)于其他望遠(yuǎn)鏡幾年的工作量,啟用后將成為世界上性能最強(qiáng)的小行星觀測(cè)設(shè)備。

此外,美國(guó)還建有2個(gè)用于行星探測(cè)的地基雷達(dá)站,分別是阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡和金石太陽(yáng)系雷達(dá)。雷達(dá)通過(guò)發(fā)射信號(hào)并接收小行星反射的回波,對(duì)小行星軌道、形態(tài)、結(jié)構(gòu)和物質(zhì)組成進(jìn)行精細(xì)探測(cè),一般在小行星飛抵地球距離0.3AU時(shí),用于臨近預(yù)報(bào)。

阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡

歐洲在2009年啟動(dòng)“太空態(tài)勢(shì)感知”計(jì)劃,利用各成員國(guó)的地面雷達(dá)和光電設(shè)備監(jiān)測(cè)人造天體、空間碎片和潛在威脅天體,動(dòng)員14臺(tái)0.4~4.2米口徑的望遠(yuǎn)鏡,用于近地小行星監(jiān)測(cè)預(yù)警、在軌處置等研究工作。

俄羅斯利用國(guó)際科學(xué)光學(xué)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)、天文研究所和國(guó)內(nèi)的“望遠(yuǎn)鏡自動(dòng)操作裝置移動(dòng)天文系統(tǒng)”等開(kāi)展近地天體搜尋監(jiān)測(cè),在車(chē)?yán)镅刨e斯克事件后,加快新建1.6米口徑大視場(chǎng)巡天望遠(yuǎn)鏡。日本、韓國(guó)等也都建有用于近地天體搜索和物理特性研究的地面望遠(yuǎn)鏡。

天基監(jiān)測(cè)是重要方向

地基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡具有口徑大、觀測(cè)距離遠(yuǎn)、建設(shè)和運(yùn)行成本低、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),是目前小行星監(jiān)測(cè)的骨干設(shè)備,但存在一些難以克服的固有缺陷,無(wú)法實(shí)現(xiàn)全天域、全天時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警。

一是存在太陽(yáng)側(cè)的觀測(cè)盲區(qū)。白天受強(qiáng)烈光照影響,小行星的身影被掩蓋,從太陽(yáng)側(cè)飛來(lái)的小行星無(wú)法觀測(cè),但當(dāng)這些小行星臨近地球時(shí),亮度會(huì)迅速增加,可能很快飛向深空,也可能立刻撞擊地球。2013年車(chē)?yán)镅刨e斯克事件中,小行星撞擊前沒(méi)有任何預(yù)警。2019OK小行星提前1天被觀測(cè)到,那時(shí)它與地球的距離已經(jīng)非常接近,極有可能被引力捕獲撞擊地球,造成嚴(yán)重?fù)p失。

二是有效觀測(cè)時(shí)間短,容易受干擾。地面光學(xué)望遠(yuǎn)鏡只能在夜間工作,容易受大氣、月光散射、人類(lèi)近地軌道空間活動(dòng)等因素干擾,受地球自轉(zhuǎn)影響,地面觀測(cè)弧段不連續(xù),無(wú)法對(duì)目標(biāo)開(kāi)展長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)跟蹤。此外,受地球海陸分布等影響,地基望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)分布不均,南半球建設(shè)很少,很難發(fā)現(xiàn)從這個(gè)方向飛來(lái)的小行星。

三是觀測(cè)手段受限。紅外波段具有對(duì)暗弱天體觀測(cè)能力更強(qiáng)、獲得小行星光譜信息更豐富等優(yōu)勢(shì),與光學(xué)觀測(cè)相結(jié)合,可以獲得小行星的反照率和尺寸,但受地球大氣阻隔影響,地面難以對(duì)小行星開(kāi)展紅外波段觀測(cè)。

相比之下,天基平臺(tái)具有全天候工作、覆蓋天區(qū)大、觀測(cè)波段寬、軌道預(yù)測(cè)準(zhǔn)確等優(yōu)勢(shì),可以有效彌補(bǔ)地基監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的缺陷,成為當(dāng)前重點(diǎn)發(fā)展方向。天基平臺(tái)通常部署于太陽(yáng)同步軌道、類(lèi)金星軌道和拉格朗日軌道等。

目前專(zhuān)用于小行星監(jiān)測(cè)的天基平臺(tái)較少,只有加拿大的近地目標(biāo)監(jiān)視衛(wèi)星,沒(méi)有形成監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。但各國(guó)使用空間望遠(yuǎn)鏡開(kāi)展小行星觀測(cè)活動(dòng),起到很好的補(bǔ)充作用,如美國(guó)的廣域紅外探測(cè)器、歐空局的“蓋亞”探測(cè)器、日本的“光”衛(wèi)星等。

美國(guó)的廣域紅外探測(cè)器

“光”衛(wèi)星在2006年發(fā)射,是日本聯(lián)合歐洲和韓國(guó)研制的紅外譜段天基觀測(cè)衛(wèi)星,運(yùn)行在太陽(yáng)同步軌道,對(duì)全天域開(kāi)展近紅外、中波和遠(yuǎn)波紅外3種譜段觀測(cè)。在軌5年多時(shí)間里,衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)了超過(guò)50萬(wàn)顆太陽(yáng)系小行星。

美國(guó)在2009年發(fā)射廣域紅外探測(cè)器,搭載0.5米口徑望遠(yuǎn)鏡,工作在紅外波段,運(yùn)行于500千米太陽(yáng)同步軌道。探測(cè)器在2009~2011年發(fā)現(xiàn)數(shù)百顆近地小行星和彗星。2013年開(kāi)始拓展任務(wù),新發(fā)現(xiàn)34000顆小行星,包括135顆近地小行星。該探測(cè)器運(yùn)行至今,是現(xiàn)階段國(guó)際上主要的小行星天基觀測(cè)平臺(tái)之一。

“蓋亞”探測(cè)器在2013年發(fā)射,任務(wù)是對(duì)銀河系恒星的位置、距離和運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行高精度觀測(cè),運(yùn)行于日地L2點(diǎn),對(duì)接近地球的近地小行星有更好的相位角關(guān)系,對(duì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)起到重要補(bǔ)充。

歐空局的“蓋亞”探測(cè)器

加拿大在2013年發(fā)射近地目標(biāo)監(jiān)視衛(wèi)星,是國(guó)際上第一顆專(zhuān)用于搜尋、監(jiān)測(cè)近地小行星的衛(wèi)星,主載荷是一個(gè)15厘米口徑的反射式望遠(yuǎn)鏡,工作在800千米近地軌道,目前已停止運(yùn)行。德國(guó)的AsteroidFinder衛(wèi)星主要任務(wù)也是探測(cè)小行星。

目前,美國(guó)正在開(kāi)發(fā)新一代天基紅外望遠(yuǎn)鏡NEOCam,將配合其他探測(cè)器一起完成探明90%以上直徑大于140米小行星的目標(biāo)。NEOCam搭載一套紅外譜段望遠(yuǎn)鏡和一套熱紅外譜段的寬視場(chǎng)相機(jī),計(jì)劃2028年發(fā)射,部署于日地L1點(diǎn)。在任務(wù)周期里,2/3的潛在高風(fēng)險(xiǎn)近地小行星將從望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)范圍經(jīng)過(guò),可以精確測(cè)定小行星的尺寸。

美國(guó)正在開(kāi)發(fā)新一代天基紅外望遠(yuǎn)鏡 NEOCam

國(guó)際合作應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)

近地小行星數(shù)量多,搜索發(fā)現(xiàn)和跟蹤監(jiān)測(cè)任務(wù)重、難度大,需要全球聯(lián)合以提高觀測(cè)效率和時(shí)效性。小行星撞擊威脅與全人類(lèi)息息相關(guān),廣泛開(kāi)展國(guó)際合作,聯(lián)手應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn),是各國(guó)的必然選擇。

1994年7月,蘇梅克-列維9號(hào)彗星撞擊木星,人類(lèi)首次直接觀測(cè)到大規(guī)模天體相撞。聯(lián)合國(guó)在次年召開(kāi)“預(yù)防近地天體撞擊地球”國(guó)際研討會(huì),明確提出近地小行星對(duì)地球的潛在威脅,提議加強(qiáng)監(jiān)測(cè)跟蹤能力。

蘇梅克 - 列維9號(hào)彗星撞擊木星想像圖

2014年,聯(lián)合國(guó)和平利用外層空間委員會(huì)成立國(guó)際小行星預(yù)警網(wǎng)和空間飛行任務(wù)規(guī)劃咨詢(xún)小組,前者負(fù)責(zé)近地小行星的發(fā)現(xiàn)、跟蹤、編目、特征分析等工作,不定期組織開(kāi)展國(guó)際聯(lián)測(cè)活動(dòng),在提高對(duì)近地天體編目及預(yù)警精度的同時(shí),提升國(guó)際聯(lián)測(cè)的協(xié)調(diào)應(yīng)對(duì)能力。后者負(fù)責(zé)促進(jìn)近地小行星防御相關(guān)的技術(shù)研究。

經(jīng)過(guò)多年發(fā)展,各國(guó)對(duì)小行星撞擊風(fēng)險(xiǎn)關(guān)注度不斷提高,合作范圍不斷擴(kuò)大,監(jiān)測(cè)預(yù)警網(wǎng)絡(luò)逐漸完善。

目前,美國(guó)構(gòu)建了地基為主、天基補(bǔ)充的近地小行星監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò),結(jié)構(gòu)最為完整,以11臺(tái)專(zhuān)用地面光學(xué)望遠(yuǎn)鏡和其他兼用的地基、天基平臺(tái),每年新發(fā)現(xiàn)大量近地小行星,制作發(fā)布數(shù)據(jù)庫(kù),提供了98%的國(guó)際共享小行星編目數(shù)據(jù),發(fā)揮關(guān)鍵引領(lǐng)作用。歐空局在2013年成立行星防御辦公室,組織開(kāi)展近地小行星監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)處理、在軌處置等技術(shù)研究。俄羅斯2002年成立行星防御中心,現(xiàn)有9臺(tái)專(zhuān)用望遠(yuǎn)鏡,為小行星監(jiān)測(cè)預(yù)警貢獻(xiàn)重要力量。

我國(guó)在2018年2月正式加入國(guó)際小行星預(yù)警網(wǎng)和空間飛行任務(wù)規(guī)劃咨詢(xún)小組。以紫金山天文臺(tái)的1.04米口徑望遠(yuǎn)鏡作為主干設(shè)備,系統(tǒng)開(kāi)展小行星及彗星觀測(cè)研究。紫金山天文臺(tái)已成為國(guó)際小行星聯(lián)測(cè)網(wǎng)中有影響的臺(tái)站之一,對(duì)超過(guò)1300個(gè)近地小行星進(jìn)行了觀測(cè),新發(fā)現(xiàn)30多顆近地小行星。麗江、興隆等觀測(cè)站等多個(gè)臺(tái)站具備小行星觀測(cè)能力,為未來(lái)組建近地小行星監(jiān)測(cè)預(yù)警網(wǎng)絡(luò)奠定基礎(chǔ)。

紫金山天文臺(tái)近地天體探測(cè)望遠(yuǎn)鏡

隨著各國(guó)持續(xù)新建觀測(cè)設(shè)備,開(kāi)展巡天觀測(cè),近地小行星監(jiān)測(cè)預(yù)警網(wǎng)絡(luò)從地基望遠(yuǎn)鏡為主轉(zhuǎn)向地基、天基平臺(tái)協(xié)同。望遠(yuǎn)鏡口徑不斷增大,視場(chǎng)繼續(xù)拓寬,觀測(cè)波段從可見(jiàn)光向紅外、從單一波段向多波段集成轉(zhuǎn)變,逐漸形成天地一體化和全天域、全天時(shí)的監(jiān)測(cè)預(yù)警能力。

各國(guó)不斷發(fā)現(xiàn)新的近地小行星,截至2022年底,總數(shù)已經(jīng)達(dá)到31014顆,其中直徑大于140米的超過(guò)1萬(wàn)顆,直徑大于1千米的近千顆,潛在危險(xiǎn)小行星超過(guò)2000顆。

人類(lèi)對(duì)于大量短期內(nèi)無(wú)法編目、可能突然接近的近地小行星也有了一定的臨時(shí)預(yù)報(bào)能力,成功預(yù)警撞擊的案例不斷增加。2008年,天文學(xué)家使用卡特琳娜巡天系統(tǒng),提前19小時(shí)發(fā)現(xiàn)小行星2008TC3將撞擊地球并發(fā)出預(yù)報(bào),實(shí)現(xiàn)首次準(zhǔn)確預(yù)報(bào)小行星撞擊事件。目前人類(lèi)已成功預(yù)報(bào)7次,預(yù)警時(shí)間在2小時(shí)到19小時(shí)不等。

一個(gè)巨大的小行星或彗星撞擊地球

小行星監(jiān)測(cè)任重道遠(yuǎn)

過(guò)去十幾年,人類(lèi)在近地小行星監(jiān)測(cè)預(yù)警及防御應(yīng)對(duì)方面取得重大進(jìn)展,但仍有許多危險(xiǎn)性較大的小行星未被觀測(cè)到。根據(jù)太陽(yáng)系小天體形成和演化模型,等效直徑在10~140米的近地小行星,總數(shù)在1×105數(shù)量級(jí)。目前已觀測(cè)到的部分,等效直徑千米級(jí)的編目完成率超過(guò)95%,但140米級(jí)編目完成率僅約40%,50米級(jí)編目完成率約3%,20米級(jí)不足1%,還有大量具有潛在撞擊威脅的小行星隱藏在黑暗廣袤的宇宙空間。

這些未發(fā)現(xiàn)的小行星運(yùn)動(dòng)軌跡復(fù)雜,受大行星引力、空間環(huán)境等影響,飛行軌道變化多端,長(zhǎng)期軌道預(yù)測(cè)非常困難。人類(lèi)對(duì)小行星的測(cè)量精度和預(yù)測(cè)模型還無(wú)法精準(zhǔn)預(yù)測(cè)千年、萬(wàn)年之后的撞擊風(fēng)險(xiǎn),必須持續(xù)發(fā)展監(jiān)測(cè)預(yù)警能力。

從歷史情況看,等效直徑10米以下的小行星撞擊雖然時(shí)常發(fā)生,但危害較小,等效直徑20~140米是需要重點(diǎn)關(guān)注的量級(jí),能造成城鎮(zhèn)級(jí)、大城市級(jí)乃至洲際級(jí)的危害,同時(shí)數(shù)量很多,撞擊概率無(wú)法忽略,近地小行星監(jiān)測(cè)預(yù)警任重而道遠(yuǎn)。

在現(xiàn)有地基為主、天基為輔的監(jiān)測(cè)體系下,人類(lèi)已觀測(cè)到絕大多數(shù)直徑超過(guò)1千米的近地小行星。今年,美國(guó)大型綜合巡天望遠(yuǎn)鏡將正式運(yùn)行,根據(jù)模擬計(jì)算結(jié)果,有望在12年內(nèi)完成90%直徑140米以上近地小行星的編目。但對(duì)140米直徑以下的目標(biāo),地基望遠(yuǎn)鏡無(wú)法在合理期限內(nèi)完成系統(tǒng)性探測(cè),需要布設(shè)天基監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò),逐漸形成以地基望遠(yuǎn)鏡組網(wǎng)巡天長(zhǎng)期觀測(cè)為主、天基望遠(yuǎn)鏡針對(duì)性巡天為輔的一體化監(jiān)測(cè)預(yù)警能力。

2022年,我國(guó)宣布將建設(shè)小行星防御系統(tǒng),為人類(lèi)應(yīng)對(duì)地外天體威脅作貢獻(xiàn)。小行星監(jiān)測(cè)預(yù)警方面,“墨子”大視場(chǎng)巡天望遠(yuǎn)鏡于2023年在青海冷湖建成。青海冷湖具有優(yōu)良的天文光學(xué)觀測(cè)條件,晴夜多,光污染小,視寧度良好,被譽(yù)為歐亞大陸最好的光學(xué)天文臺(tái)址?!澳印敝麋R口徑約為2.5米,配備7.65億像素大靶面主焦相機(jī)。

正在建設(shè)中的青海省海西州冷湖鎮(zhèn)賽什騰山天文臺(tái)址和大視場(chǎng)巡天望遠(yuǎn)鏡圓頂

與此同時(shí),“中國(guó)復(fù)眼”二期項(xiàng)目正在重慶云陽(yáng)縣中洲島開(kāi)工建設(shè),計(jì)劃于2025年建成25部30米孔徑雷達(dá)?!爸袊?guó)復(fù)眼”是我國(guó)首個(gè)大規(guī)模分布孔徑深空探測(cè)雷達(dá),完全建成后,探測(cè)距離可達(dá)1.5億千米,實(shí)現(xiàn)上億千米外小行星和類(lèi)地行星觀察,拓展人類(lèi)深空觀察的邊界,為我國(guó)近地小行星撞擊防御和行星科學(xué)研究提供重要支撐。

正在建設(shè)中的“中國(guó)復(fù)眼”

我國(guó)從構(gòu)建人類(lèi)命運(yùn)共同體的理念出發(fā),與國(guó)際社會(huì)一道積極應(yīng)對(duì)近地小行星撞擊風(fēng)險(xiǎn),深度參與,主動(dòng)作為,為和平利用空間、保護(hù)人類(lèi)安全、增進(jìn)人類(lèi)福祉貢獻(xiàn)中國(guó)力量。隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展、世界各國(guó)攜手應(yīng)對(duì),人類(lèi)終將能夠克服危險(xiǎn),有力保護(hù)自身安全。

評(píng)論
smxh676
大學(xué)士級(jí)
人類(lèi)賴(lài)以生存的地球面臨眾多威脅,小行星撞擊是最嚴(yán)重的一種,歷史上曾引發(fā)過(guò)10次以上不同程度的生物滅絕事件。
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