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在我們生存的太陽(yáng)系中，除了太陽(yáng)系八大行星及其衛(wèi)星，還有一群不速之客，它們偶爾訪問(wèn)地球，甚至野蠻地闖入地球大氣層，在大氣層中解體爆炸，給地球上生物帶來(lái)的強(qiáng)大的沖擊波，損毀樹木、房屋，導(dǎo)致人員受傷。極端的條件下它們會(huì)抵達(dá)地面，強(qiáng)大的撞擊會(huì)引發(fā)地震海嘯、火山爆發(fā)，甚至還會(huì)徹底改變地球的氣候環(huán)境，以及地球上大規(guī)模的物種滅絕。它們就是近地小行星。

話說(shuō)在6,500萬(wàn)年前，一顆直徑大約10千米的近地小行星撞擊北美墨西哥灣地區(qū)，導(dǎo)致了地球上的物種大滅絕，統(tǒng)治地球長(zhǎng)達(dá)1.6億年的恐龍也在這次撞擊事件后退出了地球的舞臺(tái)。

6,500萬(wàn)年過(guò)去了，這些太空中的恐怖分子并沒有善罷甘休，就在10年前的2013年，一個(gè)直徑大約18米的近地小行星在俄羅斯上空爆炸，等效約30顆廣島原子彈的能量，所幸空爆高度在大概30公里高空，大部分能量在空中釋放，但是仍然在地廣人稀的俄羅斯導(dǎo)致了接近1500人受傷。

直徑僅僅20米級(jí)的近地小行星，在地球周圍有幾百萬(wàn)顆，而超過(guò)99.9%這樣尺寸的小行星，我們都還沒有發(fā)現(xiàn)它們?cè)谀睦?。如果小型的尺寸可以達(dá)到50米級(jí)，就足以摧毀一個(gè)大型城市。這樣的小行星在我們地球周圍有幾十萬(wàn)顆，我們還有超過(guò)95%都沒有發(fā)現(xiàn)。直徑140米的近地小行星可以摧毀一個(gè)中小型的國(guó)家。這種尺寸的近地小行星有大約3萬(wàn)顆，我們還有超過(guò)60%的都沒有發(fā)現(xiàn)。

因此我們對(duì)這些太空中的恐怖分子不能掉以輕心，我們的當(dāng)務(wù)之急是對(duì)他們進(jìn)行查戶口、建立編目數(shù)據(jù)庫(kù)。你知道科學(xué)家是用什么望遠(yuǎn)鏡監(jiān)測(cè)近地小行星的嗎？說(shuō)到望遠(yuǎn)鏡，你可能會(huì)想到哈勃空間望遠(yuǎn)鏡，會(huì)想到中國(guó)天眼，甚至還會(huì)想到最近熱門報(bào)道的中國(guó)復(fù)眼。

配圖來(lái)自于圖蟲網(wǎng)

我們究竟是怎么發(fā)現(xiàn)近地小行星的？實(shí)際上這些望遠(yuǎn)鏡的主要功能都不是用來(lái)發(fā)現(xiàn)近地小行星的，目前近地小行星發(fā)現(xiàn)的主力裝備是地球上的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的優(yōu)勢(shì)在于探測(cè)距離遠(yuǎn)、探測(cè)視野大，比如世界上最強(qiáng)大的近地小行星巡天系統(tǒng)——美國(guó)的卡塔琳娜巡天系統(tǒng)可以在大約1.5億公里處探測(cè)到等效直徑140米的近地小行星。而美國(guó)正在建設(shè)新一代大型綜合巡天望遠(yuǎn)鏡SST可以在1.5億公里處探測(cè)到等效直徑45米的近地小行星。SST望遠(yuǎn)鏡預(yù)計(jì)在2023年正式運(yùn)行，預(yù)計(jì)可以發(fā)現(xiàn)大量中小尺寸的近地小行星，提升人類對(duì)這些太空中危險(xiǎn)分子的編目速度。

在發(fā)現(xiàn)新的小行星后，還需要對(duì)它們進(jìn)行跟蹤測(cè)量，確定其精密軌道、三維形狀、自轉(zhuǎn)、物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)等信息，這時(shí)候雷達(dá)望遠(yuǎn)鏡就能夠派上用場(chǎng)。雷達(dá)望遠(yuǎn)鏡具有高精度的測(cè)距能力，能夠極大地提升對(duì)小行星的軌道測(cè)量精度，通過(guò)分析電磁回波數(shù)據(jù)，能夠描繪出小行星的三維形狀、表層物質(zhì)成分等精細(xì)信息，對(duì)認(rèn)識(shí)小行星的撞擊危害具有極其重要的價(jià)值。

由于小行星本身并不發(fā)射電磁波，中國(guó)天眼口徑雖然大，并不能獨(dú)立完成對(duì)小行星的跟蹤觀測(cè)。目前正在建設(shè)的中國(guó)復(fù)眼是由很多小雷達(dá)合成的大型雷達(dá)陣列，可以主動(dòng)發(fā)射電磁波到小行星的表面，并接收回波，探測(cè)小行星表面的物理特性。未來(lái)中國(guó)復(fù)眼還可能與中國(guó)天眼合作，充分利用中國(guó)復(fù)眼的主動(dòng)發(fā)射能力和中國(guó)天眼的強(qiáng)大接收能力，對(duì)小行星實(shí)施遠(yuǎn)距離探測(cè)。為預(yù)警近地小行星撞擊風(fēng)險(xiǎn)，貢獻(xiàn)更多中國(guó)力量。

雷達(dá)雖好但也不是萬(wàn)能的，雷達(dá)需要主動(dòng)發(fā)射信號(hào)到小行星的表面上，而這需要極高的指向精度，這就需要光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行引導(dǎo)，這是為什么雷達(dá)只能用來(lái)跟蹤小行星，而光學(xué)望遠(yuǎn)鏡用來(lái)對(duì)小行星進(jìn)行廣域普查搜索的原因。

盡管人類已經(jīng)建設(shè)了這么多的望遠(yuǎn)鏡，但是我們目前的近地小行星監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)遠(yuǎn)非完美，地球上的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡只能在夜晚工作，如果有小行星從太陽(yáng)方向來(lái)襲，就像10年前發(fā)生在俄羅斯那樣的事件，我們可能毫無(wú)覺察。要解決太陽(yáng)方向小行星的監(jiān)測(cè)預(yù)警問(wèn)題，我們需要把望遠(yuǎn)鏡放到太空中的合適軌道上，科學(xué)家正在為此而努力。

本文為科普中國(guó)·星空計(jì)劃扶持作品

作者：李明濤

審核：周炳紅（中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心 研究員）

出品：中國(guó)科協(xié)科普部

監(jiān)制：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

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