近地小行星撞击被国际领域列为威胁人类生存的二十大灾难之首。从6500万年前导致恐龙灭绝的墨西哥湾撞击事件，到1908年通古斯大爆炸，再到2013年车里雅宾斯克陨石坠落事件，近地小行星始终是地球安全的潜在威胁。目前已发现逾3.6万颗近地小行星，其中直径超过140米且距地球轨道小于750万公里的近地天体可能对地球构成灾难性威胁，而面对这种“概率极低但后果极严重”的风险，我国于日前正式启动了行星防御计划。9月初，我国宣布，正在规划对一颗小行星实施动能撞击演示验证任务，以验证小行星防御方案可行性，这标志着我国深空探测从技术突破、科学探索正式迈向经济赋能和产业驱动的新阶段。
小行星防御任务的技术难度远超一般深空探测任务，其关键挑战可概括为“精准”、“未知”和“评估”三大关键词。任务面临的第一个技术难点是导航与制导精度要求极高，因为任务需要在上千万公里外瞄准一个直径仅几十至几百米的小目标，且两者都在高速运动。这种精度要求源于任务本身的特点，在距地球1000万公里左右的位置，对迎面而来的小天体发射动能撞击器，交会后产生极大动能改变小天体轨道。按照计划，需要使小行星轨道改变3到5厘米，让其至少几十年到100年之内不能再撞击地球。如此微小的轨道改变量要求撞击点必须精确到几十米范围内，否则可能只改变其旋转速度而非有效偏转其轨道。小行星防御任务的第二个技术难点是目标特性不确定性强，原因也很简单…目前人类对小行星的内部结构几乎全是“盲猜”，它可能是实心岩石，也可能是松散的“碎石堆”，也就是由无数小石块和尘埃黏合而成。如果是实心岩石，撞击可能像“鸡蛋碰石头”，只能轻微改变其轨道，但如果是松散结构，撞击力可能被分散，甚至让小行星碎裂成多块，反而增加风险。
因此，小行星的内部结构和成分直接影响撞击效果，实心金属质小行星需要更大的撞击动量才能偏转，而松散碎石堆结构的小行星则可能因撞击产生不可预测的碎片云，这些碎片本身也可能对地球构成新的威胁。任务前无法100%确定目标的“硬度”，导致轨道偏转效果难以精准预测。而小行星防御任务的第三个技术难点是撞击效果评估困难，探测器撞击小行星后，需要判断小行星的轨道是否真的改变了，以及改变了多少。但由于距离太远，只能依靠地面望远镜或伴飞探测器拍摄的图像来分析，数据传输存在延迟，且可能受宇宙环境干扰。要准确计算出轨道偏转量，比如是否达到预期的毫米级每秒速度变化，这就需要大量时间和复杂运算。针对上述技术难点，我国小行星防御任务采用创新的“伴飞+撞击+伴飞”模式。这种模式的关键在于构建完整的任务闭环，先由观测器对目标天体进行为期数月的抵近侦察，精确测绘其表面形貌、自转周期及轨道参数，随后释放撞击器实施动能打击，撞击后观测器再次伴飞，评估撞击效果。
具体地说，就是观测器先期抵达目标小行星进行抵近观测，获取其详细特性参数，为撞击器提供“导航地图”。随后撞击器对小行星实施高速撞击，误差需控制在几十米内。撞击后，观测器继续执行伴飞任务，实时监测轨道变化、碎片飞溅等关键参数，彻底解决传统任务中“撞完就跑”的信息缺失问题。因此，支撑小行星防御任务的是覆盖天地的一体化监测网络，未来地面部署的“复眼”雷达系统可探测范围达1.5亿公里，配合紫金山天文台的地面望远镜阵列，以及天基红外卫星群，形成从近地轨道到深空的立体监测体系。目前我国已建成紫金山天文台1米专用望远镜、冷湖2.5米大视场巡天望远镜、兴隆2.16米、丽江2.4米和1.8米望远镜。“复眼”雷达系统规划建设25部30米孔径雷达，建成后将具备对千万公里外小行星的探测与高精度成像能力。这种多层次观测能力不仅能确保首次撞击精准，更能持续追踪被偏转天体的长期运动轨迹。
而针对远距离导航难题，我国的方案强调自主导航与智能控制技术的应用，因为目标天体通常位于数亿公里外，探测器需在无地面实时操控条件下，依靠自主导航系统完成抵近飞行。此外，微重力环境下的伴飞控制也是一大挑战，小行星引力场极弱，探测器需通过持续姿态调整维持稳定轨道，稍有不慎就可能偏离或发生碰撞。所以，我国的相关科研团队依托超级计算机模拟了上千种场景，通信系统在千万公里距离下实现实时数据传输，深空天线阵列的灵敏度被提升至纳瓦级别，撞击后，激光测距仪和高速摄像机将捕捉微米级形变，评估防御效果。这些技术创新为任务成功提供了坚实保障，可以说，我国小行星防御技术虽然起步相对较晚，但近年来取得了显著进展，部分领域已实现从概念验证到工程实施的跨越。在监测预警体系建设方面，我国已形成常态化巡天能力，初步形成多口径搭配、多功能结合、高效协同的地基监测网，能够满足日常编目、威胁预警、短临预报等任务场景需求。构建了小行星探测与防御综合服务系统，具备数据汇集、编目更新、风险研判等能力，实现小行星探测与防御业务化运行。
在在轨处置技术验证方面，我国正在规划动能撞击演示验证任务。该任务将验证通过动能撞击偏转有潜在威胁小行星的技术可行性。相较于美国DART任务，我国的方案具有显著创新，选择了一颗单独的近地小行星，直接测量其绕太阳公转轨道的变化。因为单独小行星撞击地球的概率更高，更具威胁性，故而测试数据也更具实用价值。同时，动能撞击的物理效应需要精确计算，以典型任务参数为例，质量数百公斤的撞击器以每秒数公里速度撞击，虽无法显著改变天体轨道，但在真空环境中产生的微小动量传递，理论上可使天体轨道偏移数厘米至数米。这种“四两拨千斤”的效应，在长期积累下足以规避潜在撞击风险。当然，未来我国小行星防御技术亦会向多个方向发展，2030年前将完成首次撞击验证，2035年前探索激光烧蚀、离子束牵引等新型防御手段，最终目标是在本世纪中叶具备主动控制百米级小行星的能力。不过，未来也将发展出组合防御方案，包括动能撞击、引力牵引、激光烧蚀等多种手段相结合，以实现发展目标。
总的来说，小行星防御技术的价值是多方面的，它既能保护地球免受天体撞击威胁，又能促进深空探测技术进步，还能为未来资源开发奠定基础。6600万年前，一颗直径10公里的小行星撞击导致恐龙灭绝，如今，我国首次掌握主动改变天体轨道的能力，这是文明进步的标志，也是我国为人类文明延续做出的重要贡献。
