如何监测近地小行星？看看中国的天眼和复眼

在我们生存的太阳系中，除了太阳系八大行星及其卫星，还有一群不速之客，它们偶尔访问地球，甚至野蛮地闯入地球大气层，在大气层中解体爆炸，给地球上生物带来的强大的冲击波，损毁树木、房屋，导致人员受伤。极端的条件下它们会抵达地面，强大的撞击会引发地震海啸、火山爆发，甚至还会彻底改变地球的气候环境，以及地球上大规模的物种灭绝。它们就是近地小行星。

话说在6,500万年前，一颗直径大约10千米的近地小行星撞击北美墨西哥湾地区，导致了地球上的物种大灭绝，统治地球长达1.6亿年的恐龙也在这次撞击事件后退出了地球的舞台。

6,500万年过去了，这些太空中的恐怖分子并没有善罢甘休，就在10年前的2013年，一个直径大约18米的近地小行星在俄罗斯上空爆炸，等效约30颗广岛原子弹的能量，所幸空爆高度在大概30公里高空，大部分能量在空中释放，但是仍然在地广人稀的俄罗斯导致了接近1500人受伤。

直径仅仅20米级的近地小行星，在地球周围有几百万颗，而超过99.9%这样尺寸的小行星，我们都还没有发现它们在哪里。如果小型的尺寸可以达到50米级，就足以摧毁一个大型城市。这样的小行星在我们地球周围有几十万颗，我们还有超过95%都没有发现。直径140米的近地小行星可以摧毁一个中小型的国家。这种尺寸的近地小行星有大约3万颗，我们还有超过60%的都没有发现。

因此我们对这些太空中的恐怖分子不能掉以轻心，我们的当务之急是对他们进行查户口、建立编目数据库。你知道科学家是用什么望远镜监测近地小行星的吗？说到望远镜，你可能会想到哈勃空间望远镜，会想到中国天眼，甚至还会想到最近热门报道的中国复眼。

配图来自于图虫网

我们究竟是怎么发现近地小行星的？实际上这些望远镜的主要功能都不是用来发现近地小行星的，目前近地小行星发现的主力装备是地球上的光学望远镜。光学望远镜的优势在于探测距离远、探测视野大，比如世界上最强大的近地小行星巡天系统——美国的卡塔琳娜巡天系统可以在大约1.5亿公里处探测到等效直径140米的近地小行星。而美国正在建设新一代大型综合巡天望远镜SST可以在1.5亿公里处探测到等效直径45米的近地小行星。SST望远镜预计在2023年正式运行，预计可以发现大量中小尺寸的近地小行星，提升人类对这些太空中危险分子的编目速度。

在发现新的小行星后，还需要对它们进行跟踪测量，确定其精密轨道、三维形状、自转、物质成分、结构等信息，这时候雷达望远镜就能够派上用场。雷达望远镜具有高精度的测距能力，能够极大地提升对小行星的轨道测量精度，通过分析电磁回波数据，能够描绘出小行星的三维形状、表层物质成分等精细信息，对认识小行星的撞击危害具有极其重要的价值。

由于小行星本身并不发射电磁波，中国天眼口径虽然大，并不能独立完成对小行星的跟踪观测。目前正在建设的中国复眼是由很多小雷达合成的大型雷达阵列，可以主动发射电磁波到小行星的表面，并接收回波，探测小行星表面的物理特性。未来中国复眼还可能与中国天眼合作，充分利用中国复眼的主动发射能力和中国天眼的强大接收能力，对小行星实施远距离探测。为预警近地小行星撞击风险，贡献更多中国力量。

雷达虽好但也不是万能的，雷达需要主动发射信号到小行星的表面上，而这需要极高的指向精度，这就需要光学望远镜的测量数据进行引导，这是为什么雷达只能用来跟踪小行星，而光学望远镜用来对小行星进行广域普查搜索的原因。

尽管人类已经建设了这么多的望远镜，但是我们目前的近地小行星监测预警系统远非完美，地球上的光学望远镜只能在夜晚工作，如果有小行星从太阳方向来袭，就像10年前发生在俄罗斯那样的事件，我们可能毫无觉察。要解决太阳方向小行星的监测预警问题，我们需要把望远镜放到太空中的合适轨道上，科学家正在为此而努力。

本文为科普中国·星空计划扶持作品

作者：李明涛

审核：周炳红（中国科学院国家空间科学中心 研究员）

出品：中国科协科普部

监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司