我国近地小行星防御任务曝光，有多少小行星会威胁地球？

近日，中国工程院院士吴伟仁在中国科协年会上透露，中国将在未来十年实施近地小行星防御任务。什么是小行星？对地球有多大威胁？如何防御撞击？

撰文/记者 陈永杰 图文编辑/陈永杰

图片来源/视觉中国

审稿专家：

焦维新（北京大学地球与空间科学学院教授）

10月22日，中国深空探测实验室主任兼首席科学家、中国工程院院士吴伟仁在中国科协年会上，介绍国家未来15年的太空探索计划，包括计划2030年前后实现载人登月，以及在未来10年内展开首次“近地小行星防御任务”。

▲中国深空探测实验室主任兼首席科学家、中国工程院院士吴伟仁在第二十五届中国科协年会上透露，未来10年内展开首次“近地小行星防御任务”（图片来源/视觉中国）

吴伟仁院士还详细介绍近地小行星防御任务的具体做法，瞄准一个距离地球数千万千米、几十米大的小天体，然后在它1000万千米外发射撞击器，使其运行轨道改变，再评估效果。这一任务的目的是验证防止小行星撞地球的能力，实现“撞得准，推得动，测得出，说得清”的目标。什么是小行星？小行星对地球有多大威胁？如何防御小行星撞击？

已知有2000多颗小行星对地球造成威胁

小行星如何定义？美国国家航空航天局（NASA）的定义为：下限是直径1米，还有观点认为是直径10米。为什么定义为10米？北京大学地球与空间科学学院教授焦维新解释说，直径10米以上的小行星进入地球大气层的时候才不会燃烧尽，至少会有一些流星体落在地球表面。

▲小行星进入地球大气层燃烧的现象图（图片来源/视觉中国）

小行星按照位置可以分为三种：围绕地球附近转的近地小行星、在火星和木星之间分布的主带小行星和特洛伊群小行星。

▲从位置上分，小行星分为近地小行星主带小行星和特洛伊群小行星（图片来源/焦维新）

作为近地小行星，满足近日距（地球距太阳最近距离）小于1.3AU（AU是一个天文单位，地球到太阳的平均距离定为1AU，约等于1.496亿千米）的小行星为近地小行星。近地小行星按照不同的位置又分成阿莫尔小行星、阿波罗小行星、阿坦小行星和阿提拉小行星。

随着地面望远镜性能的提高，几米大小的小行星都已经能够看见了，截止2021年，科学家已经发现27000颗近地小行星。

▲已经发现的近地小行星（图片来源/焦维新）

“研究近地小行星有重要的意义，主要是避免天体大相撞。”焦维新解释说。科学上将对地球有潜在危险的小行星，用符号PHA表示。截止到2021年的2月2日，科学家一共发现了2216颗PHA，那就是说我们知道的已经有2000多颗对地球有潜在威胁的小行星了。

▲地球最小轨道交会距离（图片来源/焦维新）

但是，这2000多颗小行星一定会撞到地球吗？不一定。“我们只是说这些天体撞击地球的危险性更大一些。另外，小行星由于太小，运行的轨迹容易受到大天体的影响。科学家预报对地球没有灾害，但是受其他天体影响以后，可能它越来越靠近。也有的现在看起来对地球有潜在的危险，但是受其他因素的影响越来越离我们远了，所以这个数据是动态发展的。”焦维新解释说。

小行星撞击地球并不是空穴来风

“小行星撞击地球并不是空穴来风。”焦维新强调。2013年2月15日，俄罗斯的车里雅宾斯克发生小行星撞击事件，小行星进入大气层的时候，在天空中留下大约10千米长的痕迹。小行星的主要碎片击中了切巴尔库尔湖。该次事件中有1491人受伤。

▲2013年2月15日，俄罗斯的车里雅宾斯克发生小行星撞击事件（图片来源/焦维新）

历史上，地球经历了大灾变，确认的已经有将近200个陨石坑。还有一些陨石坑因为地球的变迁、河道的变迁等原因已经没法辨认。

1908年6月30日上午7时17分发生在现今俄罗斯西伯利亚上空的通古斯卡大爆炸事件。当时估计爆炸威力相当于2000万吨TNT炸弹，超过2150平方千米内的8000万棵树全都焚毁倒下。

目前比较一致的意见是，一颗直径大概60米到190米的小行星，在大约离地面高6至10千米的上空和大气层剧烈摩擦受热不均匀所以发生了爆炸，所以导致了整个通古斯卡的森林被毁。

▲通古斯卡大爆炸想象图（图片来源/焦维新）

小行星撞击地球的危险仍然存在，主要是三个原因：首先是，海量天体尚未发现。我们观测到的数量也就大概10%左右。还有许多天体没有发现，这些天体到底有没有撞击地球的危险性？我们还不太了解。2020年8月中旬，一颗大小如SUV轿车大小、编号为“2020 QG”的近地小行星，近距离掠过地球。而就在它即将离开之时，被美国宇航局的探测器探测，但这已经是6小时以后的事情了。

第二个原因是不速之客突然来袭，这还包括了短周期彗星，偶然闯入内太阳系，人类更难以确定它的轨道。比如休梅克－利维9号彗星在1994年7月8日因为受到木星强大的引力而分裂为21个小碎块，并在1994年7月16日以每小时21万千米的速度撞向木星的南半球。碎片G的威力最大，达6兆吨TNT炸药，它的当量所造成的“疤痕”预计比地球直径还要大。

▲休梅克－利维9号彗星撞击木星（图片来源/焦维新）

休梅克－利维9号彗星撞击木星凸显了木星在太阳系扮演着“太空吸尘机”的角色。它的强大引力可吸掉不少彗星和小行星，木星发生彗星撞击的几率是地球的2000至8000倍。地球位置非常优越，有木星保护，地球才是一个适居的星球。

第三个原因是雅克夫斯基效应，小行星吸收阳光和释放热量时对小行星产生微小的推动力。比如根据对小行星6489Golevka的观测，从1991到2003年间，位置比预期值移动了15千米。

▲雅克夫斯基效应示意图（图片来源/焦维新）

多种手段可消除小行星威胁

小行星撞击地球的风险有多大？尺寸小的因为数量多，所以概率大。根据统计规律，如果直径小于30米，在高层大气中就破碎了，一般不会在地面造成人员伤亡。直径大于30米、小于100米，这种天体在低层大气中燃烧破裂，对地面会产生局部的影响。

直径大于100米、小于300米的小行星，能直接撞击到地球表面，产生直径为几千米的陨石坑，所导致的灰尘笼罩会影响直径10千米的区域。

直径大于300米、小于600米的小行星，将引发最小级别的全球性灾难，可造成大约50万人死亡，发生事件间隔为25000年。

直径大于600米、小于1000米的小行星，将造成中等级别的全球性灾难，死亡人数约500万，时间间隔为7万年。

直径大于1千米小于5千米的小行星，足以造成全球性的危害，死亡人数超过10亿，大概每几百万年发生一次。

焦维新介绍说，人类避免小行星撞击主要有十大措施。第一是加强观测提前预报，了解它的轨道情况。第二，动力撞击偏转轨道。第三，安装火箭改变轨道。第四，太阳帆推动。第五，引力牵引器。第六，在小行星附近核爆炸。第七，在小行星内部核爆炸。第八，质量投射器。第九，激光烧蚀。第十，用太阳能使物质汽化产生推力。

其中发射探测器动力撞击的方案已经开始实施。2021年11月，美国发射两颗卫星(DART)到相对较近的天体，撞击一颗直径大约780米的大型小行星以及一颗直径为160米的“小卫星”。

▲DART小行星重定向测试任务（图片来源/焦维新）

早在1996年1月，“近地小行星约会”探测器就成功发射升空，它的使命是围绕“爱神”小行星运转，并登陆其上以探索小行星的秘密。在飞往小行星的过程中，探测器向地球传回了16万张照片与大量珍贵的材料，为科学家们提供许多将来探测其他小行星与彗星的重要参考。终于在飞越32亿千米的距离后，探测器成功进入到了“爱神”小行星的轨道，开始进行探测。

▲2001年2月12日，美国“近地小行星约会”无人探测器成功降落于“爱神”小行星，实现了历史上首次探测器和小行星的相会（图片来源/NASA）

2014年，日本发射小行星探测器隼鸟2号采取接触即离的探测方式，采集小行星样本并返回地球。

▲日本发射小行星探测器隼鸟2号（图片来源/焦维新）

今年4月24日的中国航天日当天，中国国家航天局副局长吴艳华首次向外界披露，中国首先要完善建立地基天基对小行星的监测预警系统，不仅要编目，关键是分析判断哪些是重危型；要对是否有可能解除这些威胁进行技术研究和攻关。

在完善对小行星探测能力的同时，中国也要着手组建近地小行星防御系统。吴艳华透露，中国要争取在“十四五”末期或者2025年、2026年实施一次对某一颗有威胁的小行星进行抵近观测，实施就近撞击，并就改变其轨道进行技术实验，为未来人类应对小行星等地外天体对地球家园的威胁，作出中国的新贡献。