10月5日，日本“隼鳥2號(hào)”探測(cè)器團(tuán)隊(duì)公布了小行星龍宮的最新近照。照片來自剛剛登陸龍宮表面的第三個(gè)探測(cè)器——移動(dòng)小行星表面?zhèn)刹斓顷懫?Mascot)。按照計(jì)劃，Mascot將分析小行星的表面特性，包括其礦物成分和磁場(chǎng)。

與人們熟知的八大行星和冥王星相比，對(duì)小行星的探測(cè)起步較晚。“1994年發(fā)生的‘彗木撞擊’事件引發(fā)了國(guó)際社會(huì)的高度關(guān)注，世界各國(guó)那時(shí)紛紛開展對(duì)近地天體的監(jiān)測(cè)預(yù)警研究。”中國(guó)空間技術(shù)研究院研究員李明介紹，而目前研究較少的小行星則是太陽系中數(shù)量最多的天體，這些天體中離地球較近的近地小行星存在與地球發(fā)生撞擊的可能。

有石自深空來，會(huì)對(duì)人類產(chǎn)生多大影響?人類如何對(duì)小行星的軌跡進(jìn)行追蹤并最終實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)和開發(fā)利用?日前，香山科學(xué)會(huì)議召開第634次學(xué)術(shù)討論會(huì)，探討相關(guān)問題。

地球危局：近2000顆小行星產(chǎn)生威脅

今年6月，我國(guó)云南西雙版納發(fā)生火流星事件，多個(gè)村寨成為隕石的墜落點(diǎn)。后經(jīng)專業(yè)機(jī)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn)，它來自火星與木星之間的小行星帶，已經(jīng)45億歲了。幸運(yùn)的是，這次火流星事件并沒有造成人員傷亡，而隕落的隕石非常具有科學(xué)研究的意義。

直徑較大的小行星撞擊地球一般會(huì)造成嚴(yán)重的災(zāi)難。“一顆直徑25米的小行星撞擊地表相當(dāng)于100萬噸TNT炸藥爆炸的效果，而廣島原子彈只相當(dāng)于幾萬噸TNT炸藥。”李明認(rèn)為，小行星撞擊地球是小概率、高風(fēng)險(xiǎn)事件。

天文學(xué)上定義，軌道在距離太陽1.3天文單位(1天文單位為日地平均距離，約為1.5億千米)范圍內(nèi)，且與地球軌道距離小于0.3天文單位的天體為近地天體，是近地小行星和近地彗星的集合。其中直徑大于140米且距離地球軌道最小距離在0.05天文單位范圍內(nèi)的潛在撞擊威脅天體對(duì)地球構(gòu)成直接威脅。

如果從地球的視角看，十幾萬顆小行星在不遠(yuǎn)處高速穿梭，如同不遠(yuǎn)處的“槍林彈雨”，偶爾會(huì)有“子彈”飛來擊中自己。

“目前發(fā)現(xiàn)的潛在碰撞威脅小行星有1927顆。”李明說，但這個(gè)數(shù)目還不到模型預(yù)估總數(shù)的1/3。

“雖然概率很小，但是威脅巨大。”李明說，近地天體撞擊地球會(huì)對(duì)全球環(huán)境、經(jīng)濟(jì)以及地緣政治造成嚴(yán)重災(zāi)難，是可能毀滅人類的重大潛在威脅。撞擊產(chǎn)生的影響取決于撞擊天體的大小、材質(zhì)和撞擊速度。當(dāng)天體抵達(dá)地球時(shí)，與地球的相對(duì)速度高達(dá)每秒十幾甚至幾十公里，其攜帶的巨大動(dòng)能在短時(shí)間內(nèi)急劇釋放，發(fā)生空中爆炸或地面撞擊。

例如，2013年2月15日一顆直徑約20米的小行星在俄羅斯車?yán)镅刨e斯克上空發(fā)生爆炸，間接造成3000余間建筑物受損，1600余人受傷，經(jīng)濟(jì)損失約2億元人民幣。而6500萬年前一顆直徑10公里的天體撞擊在墨西哥尤卡坦半島北部沿海的事件被認(rèn)定是恐龍滅絕的直接原因。

全局監(jiān)測(cè)：完成近地小天體編目

對(duì)近地天體進(jìn)行普查搜巡，探測(cè)、發(fā)現(xiàn)出沒于地球軌道附近的小天體，對(duì)其進(jìn)一步監(jiān)測(cè)并精確定軌，是預(yù)測(cè)撞擊時(shí)間、地點(diǎn)和概率的基礎(chǔ)。

1994年彗木撞擊后，美國(guó)、歐洲、日本、俄羅斯先后成立國(guó)家近地天體監(jiān)測(cè)預(yù)警中心;2013年聯(lián)合國(guó)外空委為加強(qiáng)全球協(xié)調(diào)工作組建國(guó)際小行星預(yù)警網(wǎng)和空間任務(wù)咨詢小組。目前對(duì)于近地天體的觀測(cè)主要依靠地基光電設(shè)備和地基雷達(dá)。

“根據(jù)太陽系小天體形成和演化模型推算的近地天體數(shù)量，全世界現(xiàn)在已經(jīng)完成了全部直徑超過1公里近地天體的探測(cè)與編目。”李明說。更大口徑光電設(shè)備實(shí)現(xiàn)90%以上直徑超過300米近地天體的探測(cè)，然而，單純依靠地基系統(tǒng)無法系統(tǒng)性普查直徑在140米左右甚至更小的目標(biāo)。李明解釋，“地基系統(tǒng)受大氣、臺(tái)址位置、觀測(cè)相位角的制約以及更大視場(chǎng)光電設(shè)備建設(shè)成本的約束。”

“人們通過觀測(cè)認(rèn)識(shí)小行星是從其亮度開始的，隨后是形狀，最后認(rèn)識(shí)大小、密度、材質(zhì)。”從事了十幾年小行星地基監(jiān)測(cè)工作的中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)研究員趙海斌表示，但目前小行星的物理特性數(shù)據(jù)還相當(dāng)匱乏，需要建立近地天基系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更精確監(jiān)測(cè)和對(duì)更小目標(biāo)的監(jiān)測(cè)。

資料顯示，在天基系統(tǒng)建設(shè)方面美國(guó)是先行者，其部署的近地天體紅外探測(cè)望遠(yuǎn)鏡(NEOWISE)迄今已監(jiān)測(cè)了多顆小行星及彗星，是地基監(jiān)測(cè)網(wǎng)的重要補(bǔ)充;2017年NASA立項(xiàng)的最新一輪發(fā)現(xiàn)計(jì)劃中，入選項(xiàng)目之一NEOCam的主要任務(wù)就是利用天基系統(tǒng)開展近地天體巡天;美國(guó)B612基金資助的“哨兵紅外望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目”則試圖發(fā)現(xiàn)直徑50米以下的近地天體。此外，加拿大2013年發(fā)射的“近地目標(biāo)監(jiān)視微小衛(wèi)星”(NEOSSat)50%的工作時(shí)間用于探測(cè)、監(jiān)視近地天體并確定其軌道。

開發(fā)利用：僅是拍照、采樣還不夠

“離開這塊該死的石頭”是《蒼穹浩瀚》中小行星帶居民們的口頭禪。在因同名美劇火爆的科幻書中，小行星帶已經(jīng)成了人類可移居的殖民地。

如果說，移民小行星帶還停留在科學(xué)幻想階段，但現(xiàn)在人們已經(jīng)開始對(duì)小行星的資源進(jìn)行初步的了解。而“到石頭上去”是現(xiàn)今地球人執(zhí)著推進(jìn)的深空探測(cè)任務(wù)之一。

李明等在其評(píng)述報(bào)告中寫道，近距離探測(cè)小行星包括“飛越探測(cè)”“繞飛-附著-采樣”“偏轉(zhuǎn)-操控-利用”等低中高級(jí)3個(gè)階段。目前，美、歐、日先后完成了小行星飛越、近地小行星繞飛、近地小行星取樣返回、彗星撞擊等標(biāo)志性任務(wù)。

資料顯示，我國(guó)首次的小行星飛越觀測(cè)由嫦娥2號(hào)月球探測(cè)器在2012年12月13日完成。嫦娥2號(hào)月球探測(cè)器在完成探月既定任務(wù)的同時(shí)，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了從日地拉格朗日點(diǎn)飛越小行星的軌道轉(zhuǎn)移，成功飛越4179圖塔蒂斯小行星并拍攝圖像，最近飛越距離為770米。這個(gè)高度低于已建成的迪拜塔的高度，可謂貼地飛行。

如果說“拍照”和“采樣”是回答有什么的問題，那么資源開發(fā)技術(shù)將回答能做什么的問題。

小行星的探測(cè)工作發(fā)展到高級(jí)階段后，對(duì)資源的開發(fā)將需求更多的能源。在地球語境下可以理解為：“挖礦需要電”。

如何利用小行星上的資源成為人類“一日千里”地邁向小行星的關(guān)鍵。李明舉了個(gè)例子，太陽能電池的3D打印技術(shù)有廣闊的應(yīng)用前景。如果3D打印硅基材料可在小行星上得到應(yīng)用，“探測(cè)器僅需要攜帶原材料和模型電子文件，著陸后打印生成所需各種結(jié)構(gòu)，甚至也可從小行星就地取材。”李明說，這樣可以避免飛行時(shí)搭載構(gòu)型復(fù)雜的設(shè)備，大大簡(jiǎn)化探測(cè)器構(gòu)型和力學(xué)設(shè)計(jì)。