作者：房廣林

最近2024YR4這顆小行星引起了全球矚目，2月18日美國國家航空航天局將這顆小行星2032年撞擊地球的風險上調至了3.1%的可能性。這是該機構有史以來評估的同等或更大尺寸天體撞擊地球的最大概率，屬于史無前例。這就不免讓人想到，咱們要開啟太空防御七年倒計時了嗎？不過就在近兩日，美航天局又連續下調了撞擊概率，目前已降至0.004%，也就是說對地球基本沒有重大威脅（截至3月11日沒有新數據公布）。僅僅幾天就從3級威脅忽然又降低到了接近0級，為什么這個數據就像過山車一樣忽高忽低呢？

這就要說到概率估計。小行星撞擊地球的概率計算會受到其亮度與臨近大天體引力等因素影響，這些觀測數據隨時在變，因此由它們計算出來的撞擊概率也就時高時低，而且在過去一段時間的上升或下降并不意味著會一直延續下去。你看2月18號達到了前所未有的3.1%，到19號時概率就下降到了1.5%，而到了2月23號概率又降低到了1%以下，僅為0.004%，可以說威脅暫時解除了，但未來幾天和幾周內，2024YR4的撞擊概率還可能持續演變，結果還未可知。不過，每增加一晚的觀測，對于小行星防御專家來說，就能更確定其未來對地球的風險，能夠更清晰地了解小行星在2032年12月的是否撞擊以及運行的準確位置。

這顆小行星在去年12月由智利的“小行星撞擊地球最后警報系統”首次發現起的48小時后，就成為了全球太空機構的關注焦點。隨著它的旋轉，其表現出周期性的光波動，亮度變化為0.42星等，這表明其表面的特征變化較大，形態可能不太規整。

已經知道的是，該小行星大約每4年穿越地球軌道一次，其軌道近日點位于地球軌道以內，遠日點接近木星軌道，這意味著它有可能與地球發生近距離接觸。

NASA噴氣推進實驗室的超級計算機最新運算表明，該天體有可能在2028年10月近距離（0.03AU）掠過地球時，受到月球引力攝動產生軌道擾動，這些也都在最近的撞擊概率計算中被考慮在內，聽起來就很復雜的感覺。

我們會比較關心它撞擊后產生的破壞力。就規模來說，2024YR4小行星和導致通古斯大爆炸的小行星大小相似，直徑都在40到90米之間，相當于一棟大樓。目前科學家普遍認為通古斯大爆炸的“肇事者”可能是一顆直徑65米左右的小天體，摧毀了2000多平方公里范圍內的8000萬顆樹。以此推測，2024YR4假如撞上地球，足以摧毀一座城市或引發區域性海嘯。

所以，此前撞擊概率計算值達到3.1%的時候，它幾乎引發了全球關注。大家都不免想到，人類真正要實施首次近地小行星防御任務了嗎？

盡管這一概率已經降為0.004%，威脅暫時解除。但也給人類敲響了警鐘：假設人們真正面對這樣的撞擊風險，該如何應對呢？

其他國家不說，我國其實早有部署。就在去年（2024年）9月的第二屆深空探測國際會議上，中國深空探測實驗室就發布了近地小行星防御任務方案。我國將首次實施開展近地小行星在軌驗證任務，采用“伴飛，動能撞擊加伴飛”的任務模式，使用動能攔截器對小行星實施撞擊，同時對小行星進行伴飛觀察，以驗證偏轉攔截的效果。

同時，中國科學院南京紫金山天文臺也發布消息稱，中國小行星監測設備成功對一顆直徑1米，代號為2024RW1的小行星實施跟蹤，并成功計算出該小行星進入地球大氣層的時間和區域。最終，該小行星準確于當地時間9月5日0點40分在菲律賓呂宋島北部進入大氣層，并在離地表約25千米空域解體爆炸，未對地面人員及設施等造成任何傷害。

將上述兩個新聞結合起來，不難看出我國已經具備了近地軌道小行星防御任務的先決條件，也就是準確的預測和有效的干預。

近地小行星在太空里并不少見，目前被人類發現的就已超過3萬顆，此外每年還會新增發現大約 3,000 顆，其中很多的運行軌道與地球軌道相交，被列為有風險的目標，里面不乏有直徑超過140米的。好在它們暫時并沒有撞擊地球的可能。隨著更有力的巡天望遠鏡上線，新發現的近地小行星數量也將在未來幾年內增加，監測這些近地小行星的動向成了重要任務。
除了巡天，紫金山天文臺在內的地基天體望遠鏡以及一些天基衛星等也能夠對小行星的動向起到監測和預警的作用。

比如早在2022年，中國曾將遙感衛星吉林一號調轉方向，以每秒一次的頻率對200萬公里之外的一顆小行星 “1994 PC1” 一頓猛拍并得出其準確的軌道數據。

這顆小行星直徑大約1.1公里，將于2525 年與地球發生近距離接觸，咱是趕不上了！但是1.1公里的小行星如果撞擊地球的話，幾乎可以毀滅世界了。不過那時候的科技，穩穩地可以對付它了。從中我們也能看到，盡管吉林一號是一顆對地高分遙感衛星，需要的時候也能跳轉鏡頭對近地和宇宙中進行拍攝跟蹤。

深空探測雷達也是小行星撞擊防御的重要手段，可以大幅提升小行星定軌精度，并獲取小行星高分辨率形貌。

北京理工大學牽頭建設的“中國復眼”全名叫“超大分布孔徑雷達高分辨率深空域主動觀測設施項目”，簡稱“分布式雷達”，就像昆蟲的復眼，就是由許多雷達天線共同組成的天文觀測陣列，這些雷達可以各自工作，也能共同協作探測更遠更小的天體。它在重慶建設，是目前世界上探測距離最遠的雷達，通過高分辨率觀測小行星，滿足近地小行星防御等國家重大需求，填補中國在該領域的空白。

那么如果發現了對地球具有威脅的小行星之后，我們能做什么呢？

目前對付小行星的手段至少有5到6種，例如動能撞擊，核爆，引力牽引，強激光照射和在小行星表面涂上高反光材料改變光壓力等。具體采用何種方式，還需要根據小行星的大小、構成，速度，預警時間等因素綜合考慮。

目前來說動能撞擊是較為可行的方法，人類也做過一些實驗，例如2005年美國對“坦普爾一號”彗星的深度撞擊任務。還有2021年，美國發射的“雙小行星重定向測試任務”也采用的動能撞擊的方法，對小行星產生一個速度分量，改變其軌道。可以想到，特定情況下，通過連續不斷的撞擊，就可能確保小行星的變軌量達到足以避開地球的程度。

值得注意的是，有的小行星是完整固體，有的則是松散聚集的碎石堆。如果是后者，利用航天器去撞就像撞進了沙坑里，一時把小行星撞散了，能否改變小行星的軌道還說不好。

而使用核爆則是眾多科幻作品中的情景，簡單粗暴。尤其對一些預警時間短、威脅大的小行星，特別是直徑大于140米的小行星，核爆恐怕是目前唯一能奏效的手段。但目前人類還沒有在太空中針對小行星進行過相關試驗，需要進一步實操驗證。而核爆的缺陷在于危險性過大，可能把小行星炸成很多碎塊繼續飛向地球或危害太空中的航天器，這些利弊都需要仔細權衡。

最近幾年，國際上又提出一個直接在小行星表面安裝離子發動機進行軌道偏轉推離的方案。離子推進器的優勢是比沖極高，壽命長，可以起動上萬次，累計工作上萬小時，目前普遍被認為較適合用于執行小行星推離任務。在離子推進器研發方面我國也是取得了很大發展，并用在空間站和一些衛星上。這種方式使用發動機的速度分量累積改變小行星軌道，達到小行星避開地球的程度，其實這原理與動能撞擊方案差不多，都是試圖將小行星“推”離原有軌道而不是直接炸碎。

說到這里，我要插播一個好玩的事。目前我國天問二號任務探測器也已經運抵西昌衛星發射中心，天問二號升空后，會首先抵達近地小行星2016 HO3實施著陸采樣，過程與大家熟悉的月面著陸不一樣。小天體的引力甚微，這個著陸的過程更像是航天器之間的交會對接，輕柔地把探測器靠上去。假如小天體是一整塊，落猛了有可能被彈飛；若是松散的碎石堆，落猛了又相當于陷入沙坑。所以在著陸取樣前，首先需要伴飛，先去了解它究竟有多大，是一整塊還是碎石堆？其表面地形會不會卡住或遮擋探測器？種種細節都要慎重考慮，為著陸采樣之前做足探查工作。

另外天問二號也有自己的殺手锏裝置，將使用多臂協作式小天體附著取樣機械系統，將自己固定在小行星表面執行采樣任務，其實這就和對小行星執行偏轉任務差不多。這次是采樣，將來同樣也能在小行星上安裝離子發動機。而且這顆小行星的直徑大約50米左右，與可能撞擊地球的2024YR4差不多大，并且自轉速度同樣很快，進而要求探測器具備米級精度的分辨能力，具有很高的挑戰性，從這些方面的因素看，我們的天問二號任務似乎很及時。

目前2024YR4小行星正在遠離地球，亮度變得越來越暗淡，需要不斷使用更大口徑的望遠鏡來觀測，比如使用10 米凱克望遠鏡（W. M. Keck Observatory）和甚大望遠鏡( VLT ) ，此前就因為月光的干擾，在2025 年 1 月 11-13 日和 2 月 8-15 日期間，就沒有觀測到這顆小行星。

2025年 3 月 4 日之后，需要 4 米口徑或更好的望遠鏡。4月 1 日之后，需要 8 米或更好的望遠鏡。

NASA已經計劃使用詹姆斯韋伯空間望遠鏡 (JWST) 在3月8日對該小行星進行觀測。之后在 2025 年4 月 20 日到5 月 20 日之間再次擇機進行觀測。

而最佳的觀測時機是2028年12 月 17 日，距離地球801 萬公里（約20.8個地月距離）的時候，我們可以更準確地獲得其更多軌道數據，并將數據添加到軌道計算模型中。

此外，這顆小行星撞擊月球的可能性也低得多，截止發稿前美國航空航天局公布的數據顯示目前撞擊月球的概率僅為 1.7%，所以并不用太過于擔憂，而隨著我國對小行星取樣驗證試驗的推進，也將獲取和掌握更多有關小行星防御方面的信息的和技術，人類將更加有能力面對這一潛在威脅。

參考內容：https://blogs.nasa.gov/planetarydefense/2025/02/24/latest-calculations-conclude-asteroid-2024-yr4-now-poses-no-significant-threat-to-earth-in-2032-and-beyond/

https://en.wikipedia.org/wiki/2024_YR4

https://en.wikipedia.org/wiki/2024_RW1

本文為科普中國?創作培育計劃扶持作品

作者：房廣林

審核：李明濤 中國科學院國家空間科學中心研究員

出品：中國科協科普部

監制：中國科學技術出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

來源: 星空計劃

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