吴伟仁院士团队 | 小行星防御在轨处置技术研究进展

来源：深空探测实验室

近地小行星撞击是人类社会面临的重大灾难性威胁。历史上近地小行星撞击地球的事件多次发生，造成地球气候环境的变化，甚至引发物种灭绝。科学界普遍认为，6500万年前一颗直径约10

km的近地小行星撞击地球，导致了包括恐龙在内全球75%物种的灭绝。人类发展史上，多次发生的区域性小行星撞击事件，给人类生产生活带来了极大的危害，1.2万年前新仙女木事件可能导致了北美克劳维斯人的灭绝；明代甘肃庆阳陨石雨事件可能导致了大规模的人员伤亡；1908年通古斯大爆炸焚毁了超过2000
m2的原始森林；2013年车里雅宾斯克事件导致接近1500人受伤、3000栋房屋受损。

从统计学角度看，近地小行星撞击地球事件在未来发生的可能性极大。开展行星防御是构建人类命运共同体、赓续人类文明的必然要求。在远古时期，亮星陨落被认为是不祥之兆，但人类只能通过祈祷寻求上天的佑护。随着现代科学技术的进步，人们对小行星陨落事件有了更科学的认知，特别是航天技术的发展为防范化解小行星撞击风险提供了可能。以美国为代表的西方国家早在20世纪90年代就开展了小行星防御研究，对动能撞击、核爆等技术手段进行了探索。2000年以来，又先后提出了引力牵引、离子束偏移、拖船、激光烧蚀等多种技术手段。2013年车里雅宾斯克事件给人类社会带来极大的震撼，引起了航天和天文界的高度关注，小行星在轨处置技术进入快速发展时期，提出了以“以石击石”“穿透棒”为代表的新概念在轨处置技术，与传统处置手段共同形成了10余种在轨处置技术体系。2022年，美国实施了全球首次小行星防御在轨试验———双小行星重定向测试（Double
Asteroid Redirection
Test，DART），是人类在小行星防御领域取得的又一重大突破。随着小行星防御技术的不断发展，人类必将掌握小行星撞击风险应对主动权，为人类在地球上长远生存发展保驾护航。 
 
 本文首先根据航天器与小行星作用的方式，对小行星防御在轨处置技术进行梳理分类；分别对瞬时和持续作用在轨处置技术的发展现状方面进行全面综述；从多角度对已有小行星防御在轨处置及关键技术进行分析；最后提出近地小行星防御在轨处置技术的发展建议。

文章亮点

① 系统地梳理了近地小行星防御在轨处置技术的发展现状。

② 系统地研究了8种典型在轨处置技术和4种新概念在轨处置技术的优缺点及适用场景。③ 提出了近地小行星防御在轨处置技术的发展建议。

原文摘要

近地小行星撞击是人类社会面临的重大灾难性威胁，实施在轨处置是防范化解近地小行星撞击风险的最佳途径。系统梳理了近地小行星防御在轨处置技术的发展现状，对核爆、动能撞击、引力牵引、离子束偏移、激光烧蚀、拖船、质量驱动、表面喷涂等在轨处置技术的关键技术、优缺点、适用场景等进行了全面综述，提出了近地小行星防御在轨处置技术的发展建议。 

Abstract

      Near-Earth
asteroid impact is a major catastrophic threat facing human society.
Planetary defense is an inevitable requirement for building a community
with a shared future for mankind and continuing human civilization.
Implementing on-orbit disposal is the best way to prevent and resolve
the risk of near-Earth asteroid impact. This paper systematically combed
the development status of near-Earth asteroid defense on-orbit disposal
technologies, comprehensively summarized the key technologies,
advantages and disadvantages, and application scenarios of nuclear
explosion, kinetic impact, gravitational traction, ion beam, laser
ablation, tug, mass driver, surface spraying and other on-orbit disposal
technologies, and puts forward suggestions for the development of
near-Earth asteroid defense on-orbit disposal technology.

原载于《深空探测学报（中英文）》2023年第4期

引用格式：吴伟仁，唐玉华，李明涛.
小行星防御在轨处置技术研究进展[J]. 深空探测学报（中英文），2023，10（4）：345-356.WU W R，TANG Y H，LI M
T. Research progress in asteroid defense on-orbit disposal
technology[J]. Journal of Deep Space Exploration，2023，10（4）：345-356.