北京時間9月27日7時14分，美國雙小行星重定向測試（DART）任務航天器在距離地球1140萬公里處成功撞擊了小行星。這是人類首次專注於改變太空天體運動軌跡，有望為防禦近地小行星、保護地球提供幫助，意義不言而喻。

美國DART撞擊小行星前拍攝的畫面

並非杞人憂天

近地小行星防禦問題並非杞人憂天。一般來說，天文學界將日地平均距離稱作1個天文單位，約為1。5億公里。如果小行星的執行軌道與太陽的最近距離小於1。3個天文單位，即2億公里，就被視為近地小行星，它們與地球存在碰撞的風險。

小行星撞地球可能帶來十分嚴重的後果。約6600萬年前，直徑約10公里的希克蘇魯伯小行星撞擊在如今墨西哥尤卡坦半島，引發了連鎖反應，很可能是所有非鳥類恐龍乃至當時全球75%的動植物滅絕的重要因素。

在人類歷史記錄中，地外天體來襲也並非個案。1908年6月30日，俄羅斯西伯利亞通古斯地區發生大爆炸，毀滅了大約2000平方公里森林，科學家們普遍認為是小行星引發的。2013年2月15日，俄羅斯車里雅賓斯克發生隕石雨事件，隕石進入大氣層後留下大約10公里長的軌跡，導致約1500人受傷。

傳統上，防禦地外天體襲擊主要採取修建人防工程、疏散躲避等被動方式，但隨著科技進步，主動防禦小行星撞地球已成為各國關注的重點。

目前主動防禦小行星大致有3種設想，分別是依靠長期作用力緩慢改變小行星軌道、動能撞擊改變小行星軌道及核爆炸。

依靠長期作用力緩慢改變小行星軌道，有很多腦洞大開的方案，既有太空拖船、引力拖車等，還能嘗試用太空挖掘機為小行星“減肥”，或者依靠強鐳射照射，改變小行星表面蒸發量，甚至有人提出用表面噴漆等手段改變光壓力等。不過，這些方案涉及的技術還不成熟，更像是科幻暢想。

核爆炸是目前人類獲取最大能量的手段。根據能量分析，針對預警時間很短或質量很大的小行星威脅，尤其是直徑大於600米的小行星，除核爆炸外，其他單一手段都很難在30年內有效改變小行星的軌道，解除對地球的威脅。

相關技術已被多次測試

至於航天器動能撞擊來改變天體軌道，相關技術已被多次測試。比如，2005年7月4日，美國深度撞擊號探測器成功撞擊了坦普爾1號彗星，研究彗星核心成分。2019年4月5日，日本隼鳥2號探測器向小行星表面投擲撞擊器，“暴力採礦”，同樣對小行星軌道產生了影響。

日本隼鳥2號探測器示意圖

本次撞擊成功的DART專案耗資約3。25億美元，美方選擇的目標是Didymos（古希臘語“雙胞胎”的意思）雙小行星系統，其橢圓軌道與太陽最近距離約為1。013個天文單位。主小行星直徑約780米，副小行星也就是撞擊物件，直徑約160米，完成環繞主小行星約需11。9小時，兩者距離約1。2公里。此次任務目標是透過撞擊改變副小行星相對於主小行星的軌道，爭取使其繞轉週期縮短10分鐘。

美國DART任務示意圖

DART任務的撞擊視窗之所以選在今年9月27日，是因為那時雙小行星系統接近地球，處於地面望遠鏡可觀測弧段內。透過地面光學測量，可以發現副小行星的繞轉週期變化，進而估算出撞擊產生的速度增量，評估透過動能撞擊防禦小行星的效率。

有趣的是，動能撞擊小行星的場面是否壯觀，取決於小行星的成分。如果小行星是堅固實心的，那麼航天器只能砸出小坑，小行星的軌道偏移量恐怕不足1%。但如果撞擊物件巖質疏鬆，預計會有岩石激射入太空，反光促使小行星變亮數十倍。

另外，DART任務航天器攜帶了義大利麗西亞號立方星。它在9月12日完成分離，在撞擊3分鐘後飛掠“事故現場”，蒐集資料，並在未來一段時間逐步將資料傳輸回地球。

歐空局還計劃於2024年發射赫拉號探測器，2027年將抵達DART任務區域，測定被撞擊小行星的動量變化、撞擊坑形態等，以便全面評估撞擊“效率”，積累最有效地改變小行星軌跡的實踐經驗。

小行星防禦中國也在努力

在小行星防禦領域，中國航天也在努力。2012年12月15日，嫦娥二號探測器近距離飛掠圖塔蒂斯號小行星，獲取解析度3米的光學彩色影象，正式加入一度被西方壟斷的小行星探測“俱樂部”。

2019年4月，國家航天局釋出了《小行星探測任務有效載荷和搭載專案機遇公告》，確定今後將探測地球共軌天體2016HO3及小行星帶中的主帶彗星311P，並希望單次發射兼顧2類探測目標和近距、附著、取樣3種探測模式。2021年4月24日，國家航天局局長張克儉透露，中方將論證建設近地小行星防禦系統。同年11月23日，第一屆全國行星防禦大會在廣西桂林開幕。

在具體技術上，中國科研團隊提出了“以石擊石”加強型動能撞擊行星防禦任務概念：無人飛行器捕獲小尺寸小行星，或者在碎石堆小行星上採集超過100噸岩石，與飛行器構成組合體，再操控組合體，撞擊對地球有潛在威脅的小行星，使其偏轉軌道。

據分析，這種方法對小行星軌道的偏轉效果可提升一個數量級，為防禦大尺寸潛在威脅小行星提供了除核爆外的新選項，同時具有較高的科研價值。

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原標題：《科技前沿 | 航天器撞擊小行星，移星換斗不再是幻想》