李明涛

2021年11月24日，美国航空航天局“双小行星重定向测试”航天器发射升空。这是美国航空航天局首次开展测试小行星轨道偏转技术的任务，旨在提高防御小行星撞击地球的能力。

实际上，每年都有大量小行星掠过地球。那么，小行星对于空间站来说，是否是潜在的危险？人类是否有能力提前预警并化解小行星对空间站的威胁呢？

小行星轨道类型 （图片来源/ 美国航空航天局）

小行星被戏称为“太空炸弹”，它们主要运行在火星和木星轨道之间的小行星带上。绝大多数小行星对地球是无威胁的，但在大行星引力摄动和空间环境扰动作用下，一部分小行星会从小行星带向太阳系迁移。当小行星进入距离地球轨道4500万千米范围内时，就被称为近地小行星。

按照近地小行星轨道与地球轨道的关系，可以将近地小行星分为阿莫尔型、阿波罗型、阿登型和阿提拉型。其中阿波罗型和阿登型近地小行星的运行轨道与地球轨道相交叉，可能会近距离飞掠地球，甚至闯入地球的大气层。

小尺寸的小行星會在大气层中解体，带来空爆（如同扔出的手榴弹在目标上空炸开的样子，但其威力要大得多）等危害;大尺寸的小行星则会穿过大气层，撞击陆地或海洋，形成地震、海啸、森林大火等灾难，甚至会改变地球的气候环境、引发物种灭绝。

6500万年前，一颗直径约10千米的近地小行星撞击了北美墨西哥湾，形成了直径约180千米的希克苏鲁伯陨石坑。科学家认为，正是这次撞击导致了包括恐龙在内的全球70%的物种灭绝。2013年，一颗直径约20米的近地小行星在俄罗斯中部乌拉尔山区的车里雅宾斯克地区上空爆炸（以下称“车里雅宾斯克事件”），造成近1500人受伤、约3000栋房屋受损。

北京时间2020年11月13日凌晨1点21分，一颗直径5～11米的近地小行星呼啸着掠过地球，距离地表最近仅约380千米高度。此时，国际空间站和中国空间站正运行在高度约400千米的近地轨道上。这意味着，这颗小行星在“奔”向地球的过程中，穿越了空间站的轨道高度。很幸运，这颗小行星最终只是与空间站“擦肩而过”，而后以超过4.8万千米的时速掠过地球。

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小行星在飞向地球的过程中，可能会经过空间站所在轨道高度，理论上存在小行星撞击空间站的可能性。但小行星撞击地球的频率非常低，像车里雅宾斯克事件中的这类直径约20米的近地小行星，可能几十年才会撞击地球一次。而空间站主体尺寸长约100米，所以小行星在广袤的轨道空间中撞上空间站的概率就更低了。对于空间站来说，更需要担忧的是大量空间碎片，也就是我们所说的太空垃圾。

截至2022年2月，人类已经发现了超过2.8万颗近地小行星，并且以3000颗/年的速度发现新的近地小行星。在已经编目的近地小行星中，还没有哪颗近地小行星在未来百年内会确定性撞击地球。不过，还有大量近地小行星尚未被人类发现。据科学家分析，直径140米级的近地小行星，可能造成中小型国家级灾难;直径50米级的近地小行星，可能造成大型城市级灾难;直径20米的近地小行星，可能造成城镇级灾难。危险来自茫茫太空中，人类不知道下一颗近地小行星什么时候会撞击地球。

 近地天体勘测者太空望远镜概念图 （图片来源/美国航空航天局）

那么应该如何应对近地小行星带来的潜在威胁呢？那就是“早发现”“早处置”。

“早发现”的目标是尽量提前发现可能对地球有威胁的近地小行星，准确测定其轨道，精确计算其撞击地球的概率，精准预报其撞击地球的轨迹。

在“早发现”的基础上，根据近地小行星的撞击风险和撞击轨迹，合理制定处置决策。一般来说，提前预警的时间越长，可采取的处置手段就越多，处置成功的概率也越高。

发现近地小行星主要靠地基光学望远镜。但是，地基光学望远镜受气象、昼夜、大气等因素影响，无法实现全天时、全天候工作。它只能在晴天少云的夜晚工作，且存在“白天方向”的监测盲区，即如果近地小行星从太阳一侧飞过来，它很可能“隐身”在阳光的背景之中，导致其在撞击地球前，研究人员无法提前发出预警信息。比如，车里雅宾斯克事件发生在当地时间上午9点，没有任何一家天文或航天机构提前发出预警信息。

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如果把地基光学望远镜放到天上去，就可以避开气象、昼夜和大气的干扰，实现全天时、全天候、接近全天区监测。

科学家计划在2026年发射近地天体勘测者太空望远镜（NEO Surveyor）开展近地小行星监测。它能持续跟踪近地小行星，精确测量其轨道、类型、物质成分，帮助科研人员计算出近地小行星撞击地球或者空间站的概率，为处置小行星提供信息支持。

虽然近地小行星撞击空间站的风险要远低于撞击地球的风险，但如果通过监测预警系统发现近地小行星有撞击空间站的风险，该怎么办呢？

如果小行星只是撞击空间站，而不撞击地球，可以通过计算其撞击轨迹，让空间站提前实施规避机动。毕竟轨道空间这么大，空间站和小行星尺寸都很小，空间站只要稍微躲避一下，就可以规避近地小行星的撞击威胁。

而如果近地小行星不仅仅撞击空间站，也会撞击地球，这时候就不能通过“躲避”来解决问题了，必须迎面应对——对小行星实施轨道偏转或者摧毁行动，在近地小行星撞击地球之前消除撞击风险。

对付近地小行星的“武器”，包括核爆摧毁、动能撞击轨道偏转、引力拖车轨道牵引、离子束轨道偏移、激光烧蚀、拖船拖离等手段。这其中，最成熟可行的是动能撞击轨道偏转技术，也就是在小行星撞击地球前，通过人造飞行器主动出击，高速撞击近地小行星，瞬间改变小行星的轨道速度。这样随着时间推移，近地小行星会逐渐偏离原本可能撞击地球的轨道，从而消除撞击风险。

 “双小行星重定向测试”航天器示意图 （图片来源/美国航空航天局）

国家航天局在2021年的中国航天日表示，中国将构建近地小行星防御系统。相信在不久的将来，中国将为防御近地小行星、保障太空环境安全贡献更多中国智慧、中国方案和中国力量！