太陽系內(nèi)小行星分布示意圖。
深空探測實驗室供圖
地球防御小行星撞擊漫畫。
楊仕成繪
網(wǎng)友：最近看到一個熱搜話題，“我國規(guī)劃撞擊一顆小行星”，有種科幻照進現(xiàn)實的感覺。小行星是顆什么“星”，為什么要去撞擊它？假如小行星撞地球，我們怎么辦？
編輯：這些話題聽起來很科幻，但其實離我們并不遙遠。今年初，“一顆編號為2024 YR4的小行星可能會在2032年撞擊地球”的消息曾引起熱議。就在9月3日晚，一顆近地小行星2025 QD8在21萬公里外與地球“擦肩而過”。本期院士講科普，我們邀請中國探月工程總設(shè)計師、深空探測實驗室主任兼首席科學家吳偉仁院士，和大家聊聊探索小行星的那些事。
浩瀚的太陽系中，圍繞太陽公轉(zhuǎn)的不僅有八大行星，還有千千萬萬個頭不等、形狀各異、運行軌道不同的小行星。小行星是太陽系原始星云在長成大行星過程中的中間產(chǎn)物，也被稱為太陽系建筑大廈的磚石。在前不久舉行的第三屆深空探測（天都）國際會議上，我國科學家提出了中國小行星探測、防御和資源開發(fā)利用構(gòu)想，并向國際伙伴發(fā)出了合作倡議。
數(shù)十億顆小行星，是太陽系形成與演化的“活化石”
太陽系小天體包括小行星和彗星。其中，小行星是指軌道環(huán)繞太陽運行、體積和質(zhì)量比行星和矮行星小，并且不易釋放出氣體和塵埃的小天體。太陽系中有數(shù)十億顆小行星，由近及遠分為近地小行星、主帶小行星、特洛伊小行星、半人馬小行星、柯伊柏帶小行星等，它們是太陽系形成與演化的“活化石”。如果小天體的近日點距離小于1.3AU（AU為天文單位），則被稱為近地小行星。
小行星富含鐵、鎳、鉑族金屬以及水冰等資源，主要分為金屬質(zhì)、碳質(zhì)和硅酸鹽質(zhì)三大類。其中，金屬質(zhì)類小行星富含鐵、鎳、鉑族等金屬，如靈神星由金、鎳等貴金屬構(gòu)成；碳質(zhì)類小行星蘊藏水資源，可用于推進劑、生保物資的原位生產(chǎn)和補給；硅酸鹽質(zhì)類小行星中的硅酸鹽礦物等，可作為太空建筑的原材料，減少從地球運輸材料的成本，大幅提高探測效益。
小行星發(fā)現(xiàn)目前主要依賴地基光學、地基雷達和天基紅外等手段。自上世紀90年代開始，世界上開展了10余次小行星探測、防御與勘察任務(wù)。
在小行星探測方面，2003年發(fā)射的日本隼鳥號探測器，首次實現(xiàn)了對糸川小行星采樣返回。2012年12月，我國發(fā)射的嫦娥二號探測器對圖塔蒂斯小行星完成了飛越探測，成功拍攝并回傳了數(shù)百張高清晰度照片。2014年日本發(fā)射的隼鳥二號，帶5.4克小行星“龍宮”樣本返回地球，為小行星特性、生命起源研究等提供了關(guān)鍵線索。
在小行星防御方面，2005年，美國成功實施了“深度撞擊”任務(wù)，驗證了動能撞擊防御的技術(shù)可行性。隨后，美國和歐空局聯(lián)合開展了“小行星撞擊偏轉(zhuǎn)評估計劃”，2022年9月成功實施了“雙小行星重定向測試（DART）”任務(wù)，證明動能撞擊技術(shù)可有效改變小行星軌道。歐空局于2024年10月發(fā)射了赫拉探測器，計劃對DART任務(wù)撞擊效果進行觀測，評估雙小行星系統(tǒng)受到的影響。
在小行星資源開發(fā)利用方面，美國于2023年成功對水資源豐富的小行星“貝努”完成采樣返回。2023年發(fā)射了“靈神星號”探測器，計劃對含有大量黃金的靈神星進行詳查。2025年5月，我國天問二號探測器成功發(fā)射，目標是對近地小行星進行采樣返回。
構(gòu)建小行星防御能力，是全人類共同的任務(wù)
近地小行星是對地球最具潛在威脅的天體之一，小行星撞擊也被聯(lián)合國列入威脅人類生存的二十大災(zāi)難。科學界普遍認為，6600萬年前，一顆直徑大約10公里的小行星撞擊地球?qū)е铝税铸堅趦?nèi)全球大約75%的物種滅絕。1908年6月30日，通古斯大爆炸，超2000平方公里的森林被摧毀。2013年，一顆小行星在俄羅斯車里雅賓斯克地區(qū)高空爆炸，造成約1500人受傷、約3000棟房屋受損。高破壞性撞擊事件，概率極小，但危害極大。
但是，我們對于小行星的研究還遠遠不夠。截至2025年3月，人類共發(fā)現(xiàn)了38171顆近地天體，其中包括38048顆近地小行星和123顆近地彗星。但由于監(jiān)測難度大，還有大量近地小行星尚未軌道編目，據(jù)統(tǒng)計，近地小行星中完成編目的數(shù)量只占真實數(shù)量的1%。2025年初，編號為2024 YR4的小行星撞擊概率曾升至3.1%，給全球帶來了極大震動。就在9月3日22時56分，一顆最近發(fā)現(xiàn)的近地小行星2025 QD8飛過地球，距離地球只有21萬公里。這顆小行星平均直徑約為38米，飛越地球時速度達到了12.5千米/秒。
面對這些“不速之客”，有哪些應(yīng)對之策？
近年來，中國國家航天局相繼啟動了近地小行星探測計劃和小行星防御等工程論證和實施，明確提出“論證建設(shè)近地小天體防御系統(tǒng)”。我國科學家從監(jiān)測預(yù)警、在軌處置、體系應(yīng)對等方面，提出了建設(shè)相對完善的近地小行星探測與防御體系戰(zhàn)略構(gòu)想。一是構(gòu)建精準預(yù)警、常態(tài)運行的天地一體化協(xié)同監(jiān)測預(yù)警體系。地基方面，充分利用國內(nèi)現(xiàn)有專用和兼用望遠鏡，并考慮將來部署更大口徑望遠鏡，積極布局地基雷達，與地基光學望遠鏡形成多口徑搭配、多功能結(jié)合、高效協(xié)同的地基監(jiān)測網(wǎng)。天基方面，優(yōu)選穩(wěn)定值守點軌位部署觀測航天器，構(gòu)成多軌位多手段綜合天基監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建小行星探測與防御綜合服務(wù)系統(tǒng)。二是形成“動能撞擊為主、多技術(shù)互補”的處置能力，建立近地小行星防御任務(wù)庫，實現(xiàn)“發(fā)現(xiàn)即有預(yù)案、風險即能應(yīng)對”。
我國科學家論證提出2027年前后實施小行星在軌處置演示驗證任務(wù)，首次動能撞擊任務(wù)主要實現(xiàn)三大目標：一是成功改變目標小行星的軌道；二是對撞擊過程進行全程觀測，獲取撞擊瞬間的速度、能量傳遞等關(guān)鍵數(shù)據(jù)；三是在撞擊后，對小行星的軌道變化、形貌等進行持續(xù)觀測，評估撞擊效果。
演示驗證任務(wù)提出后，受到廣大公眾的熱切關(guān)注。網(wǎng)上也出現(xiàn)了許多分析、解釋文章，從側(cè)面反映了大家的熱情。當然，有些文章可能不是那么嚴謹，有些解讀也不是特別準確。
這項任務(wù)具體來說，就是對距地球1000萬公里左右的小天體實施動能撞擊，使其產(chǎn)生3到5厘米每秒的速度增量，以期改變其原有軌道，驗證動能撞擊的可行性，且驗證在100年內(nèi)無撞擊地球風險。
站在守衛(wèi)地球安全與人類延續(xù)的角度來看，構(gòu)建小行星防御能力，是全人類共同的任務(wù)。中國作為負責任的航天大國，有責任、有義務(wù)、有能力貢獻中國智慧、發(fā)揮中國力量，系統(tǒng)構(gòu)建小行星探測與防御體系，和世界一起守衛(wèi)我們的地球家園。
小行星有豐富資源，是未來深空經(jīng)濟的重要支撐
小行星撞擊是全人類共同面臨的潛在威脅，但隨著探測、防御能力提升，與小行星的“親密接觸”，有望打開太空資源的更多可能。雖然小行星防御受到較高關(guān)注，但對其進行探測與資源開發(fā)利用同樣重要。
小行星資源開發(fā)與利用，是指對小行星礦物、水冰等資源的探測、開采、加工、運輸及利用的一系列活動，包括勘察與評估、開采與加工、運輸與利用等主要環(huán)節(jié)。首先通過地面觀測臺站、深空探測器等進行勘察，篩選目標小行星。然后，發(fā)射探測器到目標小行星，由作業(yè)機器人進行開采作業(yè)，并在小行星軌道或附近空間站進行在軌加工，初步處理與提純。最后，通過重復(fù)使用的往返運輸器，將加工后的資源送往近地軌道或返回地球，形成“太空供應(yīng)鏈”。
小行星開發(fā)利用具有重要的經(jīng)濟價值，主要航天國家對此高度重視。根據(jù)國際權(quán)威機構(gòu)估算，目前探測較為充分的約1000顆小行星中，有700余顆的單顆價值超過100萬億美元，未來30年主帶小行星資源開發(fā)價值超過7萬億億美元。這一領(lǐng)域不僅是深空探測的重要方向，更是未來深空經(jīng)濟和地外資源補給的重要支撐。隨著空間核能源、量子技術(shù)、具身智能等新技術(shù)不斷取得突破，將大力推動小行星資源開發(fā)利用走向智能化、低成本、商業(yè)化運營模式，逐步形成規(guī)?；⌒行琴Y源開發(fā)利用產(chǎn)業(yè)鏈，成為深空經(jīng)濟的重要組成部分。
（作者為中國探月工程總設(shè)計師、深空探測實驗室主任兼首席科學家）
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