鞠強(qiáng) 中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社人文科學(xué)編輯部副主任

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一、《獨(dú)行月球》——小行星防御

2022年7月29日，電影《獨(dú)行月球》在國(guó)內(nèi)上映。該片講述了一顆名叫“π”的小行星正向地球來(lái)襲，人類為了拯救地球，在月球上部署了攔截小行星的月盾計(jì)劃。不幸的是，由于核導(dǎo)彈發(fā)生偏離，并沒(méi)有完全摧毀小行星，小行星的部分碎片撞擊了月球，形成了大量的隕石雨，全員必須緊急撤離月球基地，電影主角獨(dú)孤月由于意外錯(cuò)過(guò)了撤離通知，一個(gè)人留在了月球。

《小王子》是著名的兒童文學(xué)短篇小說(shuō)。這部小說(shuō)講述了主人公小王子在離開(kāi)所在星球后，在六顆小行星游歷時(shí)遇見(jiàn)的諸多奇聞。我相信，許多人也是從這部小說(shuō)中第一次了解了小行星，但是，小說(shuō)里對(duì)小行星的描寫是經(jīng)過(guò)文學(xué)加工的，并不是真正意義上的小行星。在天文學(xué)上，小行星是指在太陽(yáng)系內(nèi)類似于行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，但體積和質(zhì)量相對(duì)較小的一種天體。

1930年，克萊德·湯博發(fā)現(xiàn)了一顆神秘而又遙遠(yuǎn)的行星——冥王星。在接下來(lái)的幾十年間，太陽(yáng)系內(nèi)擁有九大行星曾經(jīng)被認(rèn)為是一種共識(shí)：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。但是在2006年，國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)正式將冥王星降級(jí)為矮行星。矮行星的體積介于行星和小行星之間。

提到小行星的威脅，我們就一定會(huì)想到恐龍的滅絕。小行星撞擊地球說(shuō)是恐龍滅絕的說(shuō)法之一。如果恐龍滅絕的時(shí)間離我們太遙遠(yuǎn)，那么，20世紀(jì)初還有一件著名的天體墜入地球事件。1908年6月30日，一顆沖進(jìn)大氣層的小行星在俄羅斯西伯利亞通古斯上空發(fā)生了爆炸，據(jù)估算，爆炸威力相當(dāng)于2000萬(wàn)噸TNT炸藥，影響范圍超過(guò)2150平方公里。進(jìn)入21世紀(jì)后，還有一件著名的天體墜落事件。2013年2月15日，一顆直徑約18米的小天體進(jìn)入大氣層，在下降過(guò)程中變成了超級(jí)火球，在俄羅斯車?yán)镅刨e斯克上空爆炸，該事件造成約上千人受傷，數(shù)千棟建筑物遭到損毀。經(jīng)估算，這顆小天體是在空中30千米處爆炸的，可見(jiàn)這種進(jìn)入地球大氣層的小天體的威脅還是很大的。如果是小行星墜入地球的話，對(duì)人類造成的影響是無(wú)法估量的。

在美國(guó)亞利桑那州弗拉格斯塔夫東部，有一個(gè)著名的隕石坑——巴林杰隕石坑。該隕石坑的直徑有1000多米，大概形成于幾萬(wàn)年前。據(jù)估計(jì)，當(dāng)時(shí)隕石撞擊地面的力度巨大，整個(gè)北美洲都受到了影響。

小行星的數(shù)量非常龐大，目前已知的太陽(yáng)系內(nèi)的小行星總數(shù)超過(guò)100萬(wàn)顆。由于觀測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，小行星的發(fā)現(xiàn)量正在逐年增加。大多數(shù)小行星位于火星與木星軌道之間的小行星帶。此外，在海王星以外的柯伊伯帶同樣散布著許多小行星。雖然這些小行星平時(shí)與地球相安無(wú)事，但是天文學(xué)家還是會(huì)對(duì)近地小行星和潛在危險(xiǎn)小行星進(jìn)行監(jiān)控。

雖然在《獨(dú)行月球》中，中國(guó)是執(zhí)行月盾計(jì)劃的主力，但是在現(xiàn)實(shí)中，我們在小行星防御方面的研究起步較晚。

如何進(jìn)行小行星防御？第一步，發(fā)現(xiàn)小行星。2013年，俄羅斯車?yán)镅刨e斯克州發(fā)生的天體墜落事件引起了世界的關(guān)注。2014年，在聯(lián)合國(guó)和平利用外層空間委員會(huì)的框架下成立了國(guó)際小行星預(yù)警網(wǎng)。2022年末，“中國(guó)復(fù)眼”項(xiàng)目一期正式開(kāi)機(jī)，它利用分布式雷達(dá)體制開(kāi)展深空探測(cè)，拍攝出國(guó)內(nèi)首張?jiān)虑颦h(huán)形山地基雷達(dá)三維圖像。“中國(guó)復(fù)眼”計(jì)劃可觀察上億公里外的小行星和類地行星，拓展了人類深空觀察的邊界，滿足了我國(guó)近地小行星防御、地月態(tài)勢(shì)感知等科研需求。2023年2月，“中國(guó)復(fù)眼”二期——大規(guī)模分布孔徑深空探測(cè)雷達(dá)項(xiàng)目在重慶市云陽(yáng)縣開(kāi)工。該項(xiàng)目將建設(shè)25部30米孔徑雷達(dá)，計(jì)劃于2025年建成，建成后將成為世界上綜合性能最強(qiáng)的深空探測(cè)雷達(dá)。

第二步，摧毀和撞擊小行星?！丢?dú)行月球》中采用的是摧毀小行星的方法，但在現(xiàn)實(shí)中，該方法實(shí)現(xiàn)難度和風(fēng)險(xiǎn)都較大，因?yàn)槿祟惒](méi)有摧毀小行星的先例。再看撞擊小行星的方法。撞擊小行星是通過(guò)改變其運(yùn)行軌道，達(dá)到保護(hù)地球的目的。當(dāng)前，中國(guó)、美國(guó)、歐洲都在研究這個(gè)方法。

第三步，應(yīng)對(duì)小行星被摧毀后的碎片威脅。小行星被摧毀后會(huì)產(chǎn)生許多碎片，這些碎片一旦墜入地球就會(huì)對(duì)人類的生活和地球環(huán)境造成破壞。所以，研究防御小行星碎片也是一項(xiàng)重要工作。不過(guò)，在如何應(yīng)對(duì)小行星碎片方面，人類還處于前期的探索中。

2021年11月24日，美國(guó)航天局“雙小行星重定向測(cè)試（DART）”航天器從加利福尼亞州發(fā)射升空。這是美國(guó)航天局首次開(kāi)展測(cè)試小行星軌道偏移技術(shù)的任務(wù)，旨在提高防御小行星撞擊地球的能力。按計(jì)劃，DART與火箭分離后將獨(dú)自飛行近一年時(shí)間，于2022年9月撞向一個(gè)近地“雙胞胎”小行星系統(tǒng)中較小的一顆小行星，以改變其軌道。在這個(gè)雙小行星系統(tǒng)中，名為“迪莫弗斯”（Dimorphos，希臘語(yǔ)中意為“有兩種形式”）的小行星直徑較小，為160米，而它所環(huán)繞的小行星“迪迪莫斯”（Didymos，希臘語(yǔ)中“雙胞胎”之意）的直徑則相對(duì)較大，為780米。2022年9月末，DART探測(cè)器成功撞向了“迪莫弗斯”，改變了它的運(yùn)行軌道。

中國(guó)的小行星防御計(jì)劃。2022年，中國(guó)國(guó)家航天局表示，我國(guó)將建設(shè)完善的小行星監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，同時(shí)還將著手組建近地小行星防御系統(tǒng)，組織編制近地小行星防御發(fā)展規(guī)劃，開(kāi)發(fā)近地小天體防御仿真推演軟件并組織開(kāi)展基本流程推演，爭(zhēng)取在“十四五”末期或者2025年、2026年實(shí)施一次對(duì)某一顆有威脅的小行星，既進(jìn)行抵近觀測(cè)，又實(shí)施就近撞擊，改變它的運(yùn)行軌道。

在《獨(dú)行月球》中，主人公獨(dú)孤月生活在月球基地，這個(gè)基地非常有科技感，里面的食物也非常豐富。雖然是科幻電影，但是人類已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在空間站中進(jìn)餐。現(xiàn)在，航天員在空間站食用的食物都是通過(guò)運(yùn)載火箭運(yùn)輸上去的，這種運(yùn)輸成本不但高昂，運(yùn)輸數(shù)量也較小。所以，我們的科研工作者正在研究如何在地外（空間站、月球基地、火星基地）種植糧食或者蔬菜。