国家航天局这个大动作,对保护地球安全有何意义?| 新京报专栏

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国家航天局这个大动作,对保护地球安全有何意义?| 新京报专栏
发布日期:2022-04-26 20:59    点击次数:80
▲2021年5月15日7时18分,天问一号着陆巡视器成功着陆于火星,我国首次火星探测任务着陆火星成功。这是航天科研人员在北京航天飞行控制中心指挥大厅庆祝。图/新华社4月24日,是中国航天日。当天,国家航天局副局长吴艳华在接受媒体专访时表示,探月工程四期今年正式启动工程研制,未来将陆续发射嫦娥六号、嫦娥七号、嫦娥八号探测器,开展任务关键技术攻关和国际月球科研站建设。此外,吴艳华还表示,我国将着手组建近地小行星防御系统,共同应对近地小行星撞击的威胁,为保护地球和人类安全贡献中国力量。那么,小行星是如何形成的,为什么会对地球产生威胁,我们又应该怎样去探测、了解这些小行星呢?回答这些问题,要从200多年前说起。▲2020年12月4日,国家航天局公布探月工程嫦娥五号探测器在月球表面国旗展示的照片。图/新华社流星陨落事件提醒警惕小行星威胁1801年,距离望远镜发明已经快200年了。这一年的元旦,也是19世纪的第一天,意大利天文学家朱塞普·皮亚齐在观测星空时,发现了一颗新的天体。这就是后来被称为“谷神星”的1号小行星。后来人们慢慢了解到,在谷神星所在的轨道周围,还有数百万颗游荡的小行星,组成了环绕太阳运行的小行星带,位于火星和木星的轨道之间。有些小行星会受到其他天体的干扰,运行轨道发生改变,来到地球附近,称为近地小行星。其中,有些小行星的运行轨道可能与地球的运行轨道相交,对地球产生威胁,是人类进行主动防御的重点。这些小行星是如何形成的呢?科学界有一种理论认为,曾经有一颗行星与其他天体发生碰撞,产生的碎片形成了小行星带。另一种理论则认为,小行星可能是太阳系在行星及其卫星形成之后,残留下来的“边角料”,由于没能凝聚成更大的行星,只能孤零零地飘浮在宇宙里,保留着太阳系形成之初的原始形态。正是因为这些小行星与打造行星“大厦”的“砖瓦”同宗同源,所以,通过小行星探测就可以研究太阳系的起源和演化。彗星和小行星统称小天体。你在地球上看到的划过夜空的流星,很多是彗星的碎片,但其中有一些是小行星的碎片。这些天外来客是我们认识太阳系的第一手样本,他们与月壤一样具有重要的研究意义。而且,这些小行星相对于地球的飞行速度非常快,可以达到每小时上万千米,一旦与地球迎面相撞,破坏性巨大。根据理论估算,一颗直径为10千米的小行星撞击地球,可以让地球90%以上的生物灭绝;而一颗直径约为1千米的小行星,也可以让一座超级城市消失。1998年的好莱坞电影《天地大冲撞》,对此情景就有过戏剧化描绘。2013年春节,一颗小行星撞击俄罗斯的一座小城车里雅宾斯克,造成大量人员伤亡。后来研究发现,这颗小行星来自小行星带,在进入地球大气层之前的直径只有18米,大家在北京天文馆可以看到这次撞击的陨石碎片。在中国,云南香格里拉、西双版纳和吉林松原地区也曾相继发生流星陨落事件,引发社会关注。这些现实事件也提醒我们,需要对小行星给地球带来的潜在威胁保持足够的警惕。▲2016年12月9日,中国首颗量子科学实验卫星“墨子号”与阿里量子隐形传态实验平台建立天地链路(合成照片)。图/新华社系列探测计划对了解小行星很关键作为集祸福于一身的近地小天体,小行星不仅是太空采矿的重要对象,也是保护地球和人类安全的重要目标。深入了解那些对地球有潜在威胁的近地小行星,是组建小行星防御系统的前提条件。有些小行星上有丰富的资源,如富含金刚石的钻石小行星。2022年2月,苏富比拍卖行在伦敦拍卖了一颗世界上最大的天然切割黑钻,被命名为“谜”,就很可能是来自太空中。随着近年来深空探测的快速发展,从太空中寻找金刚石成为各国竞相探测的目标。或许,地球上天然金刚石资源短缺的问题,要从深空探测中寻找答案。除了陨石研究外,利用航天器探测小行星也是深空探测的重要目标。2003年5月,日本发射了“隼鸟号”小行星探测器,从25143号小行星“丝川”上采集样本并于2010年送回地球。这是人类第一次从对地球有潜在威胁的近地小行星上采样。由于这次的样本量仅有约1500个微粒,对地球化学的各种精细分析技术是一个挑战。我还在显微镜下亲眼观察了这些来自太空的黑色矿物颗粒。2014年12月,“隼鸟号”的继任者“隼鸟2号”探测器发射,飞向距离地球约52亿千米的“龙宫”小行星。2020年12月6日,“隼鸟2号”样品舱再次从小行星上带回超过5.4克的黑色物质。根据计划,“隼鸟2号”预计将于2031年左右抵达编号为1998KY26的小行星再次探测。美国也很重视小行星探测。奥巴马时期,曾经提出过一个小行星捕获计划,拟通过捕获一颗近地小行星,将其拉到月球附近绕月飞行,让地球的天然卫星——月球,也有一个卫星。美国国家航空航天局还组织专家对此进行了详细论证。特朗普上台后,取消了这一计划。目前,美国方面的相关研究仍在开展。2021年5月12日,美国的另一个小行星探测器“冥王号”,携带从“贝努”小行星上采集的约60克样本开始返回,预计将于明年9月回到地球。欧洲方面,不仅参与了美国主导的多项小行星探测计划,并在另一种可能撞击地球的小天体——彗星的探测上取得了突破。2004年,欧空局发射“罗塞塔号”彗星探测器,10年后的2014年11月,其中的“菲莱”着陆器登陆“丘留莫夫-格拉西缅科”彗星,成为首个登陆彗核考察的航天器。这一系列探测计划的实施,对于人类了解小行星并积极应对其潜在威胁,无疑是至关重要。▲只要应对得当,近地小行星带也是人类的星辰大海。图为小行星构想图。图/新华社应对得当小行星也能造福人类社会根据前期规划论证的结果,我国此次在“航天日”正式宣布,将着手组建近地小行星防御系统。这也意味着,我国在近地小行星方面的相关研究已经有了相当的积累。根据公开的近期计划,我国将争取在“十四五”期间,实施一次小行星探测,探测目标是一颗对地球有潜在威胁的小行星。根据计划,航天器将抵近探测,实施就近撞击,为改变小行星的飞行轨道进行技术试验。当然,这些只是组建近地小行星防御系统的必要技术准备。为了防御小行星撞击地球,科学界还有大量的工作要做。一方面,要建立地基和天基的小行星监测预警系统。这就需要利用地面望远镜和激光雷达等设备,以及即将发射的与中国空间站伴飞的巡天望远镜,对那些可能会撞击地球、对地球有潜在威胁的小行星进行全面监测。这也包括为这些小行星建档立案一一编目,精确测定其轨道和特性,并对其撞击地球的可能性进行评估,及早识别出那些危险度极高的小行星。另一方面,也需要研发新的航天技术,通过核爆、动能撞击、激光烧蚀、离子束牵引、引力拖曳、质量驱动等技术手段,确保摧毁小行星原有结构或使其运行轨道发生偏转,不再对地球构成威胁。目前,这一系列的很多技术都还只停留在纸面上,离真正实现还有很长的距离,需要科学家们进行计算机模拟,开展实验验证,进行长期研究积累才能加以突破。说到底,对人类而言,小行星祸兮福兮?其实也正如今年的好莱坞电影《不要抬头》所表达的,是祸是福,全在于人类选择什么样的行为。如果应对得当,小行星不仅不会成为地球家园的威胁,还能帮助我们探索太空的奥秘,成为人类的星辰大海,甚至作为宝贵的资源,造福人类社会。这无疑也是我国组建近地小行星防御系统的初衷所在。撰稿 /长桥(太空探索与科学教育专家、科普作家)编辑 /何睿校对 /刘军

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