作者：房广林
最近2024YR4这颗小行星引起了全球瞩目，2月18日美国国家航空航天局将这颗小行星2032年撞击地球的风险上调至了3.1%的可能性。这是该机构有史以来评估的同等或更大尺寸天体撞击地球的最大概率，属于史无前例。这就不免让人想到，咱们要开启太空防御七年倒计时了吗？不过就在近两日，美航天局又连续下调了撞击概率，目前已降至0.004%，也就是说对地球基本没有重大威胁（截至3月11日没有新数据公布）。仅仅几天就从3级威胁忽然又降低到了接近0级，为什么这个数据就像过山车一样忽高忽低呢？
这就要说到概率估计。小行星撞击地球的概率计算会受到其亮度与临近大天体引力等因素影响，这些观测数据随时在变，因此由它们计算出来的撞击概率也就时高时低，而且在过去一段时间的上升或下降并不意味着会一直延续下去。你看2月18号达到了前所未有的3.1%，到19号时概率就下降到了1.5%，而到了2月23号概率又降低到了1%以下，仅为0.004%，可以说威胁暂时解除了，但未来几天和几周内，2024YR4的撞击概率还可能持续演变，结果还未可知。不过，每增加一晚的观测，对于小行星防御专家来说，就能更确定其未来对地球的风险，能够更清晰地了解小行星在2032年12月的是否撞击以及运行的准确位置。
这颗小行星在去年12月由智利的“小行星撞击地球最后警报系统”首次发现起的48小时后，就成为了全球太空机构的关注焦点。随着它的旋转，其表现出周期性的光波动，亮度变化为0.42星等，这表明其表面的特征变化较大，形态可能不太规整。
已经知道的是，该小行星大约每4年穿越地球轨道一次，其轨道近日点位于地球轨道以内，远日点接近木星轨道，这意味着它有可能与地球发生近距离接触。
NASA喷气推进实验室的超级计算机最新运算表明，该天体有可能在2028年10月近距离（0.03AU）掠过地球时，受到月球引力摄动产生轨道扰动，这些也都在最近的撞击概率计算中被考虑在内，听起来就很复杂的感觉。
我们会比较关心它撞击后产生的破坏力。就规模来说，2024YR4小行星和导致通古斯大爆炸的小行星大小相似，直径都在40到90米之间，相当于一栋大楼。目前科学家普遍认为通古斯大爆炸的“肇事者”可能是一颗直径65米左右的小天体，摧毁了2000多平方公里范围内的8000万颗树。以此推测，2024YR4假如撞上地球，足以摧毁一座城市或引发区域性海啸。
所以，此前撞击概率计算值达到3.1%的时候，它几乎引发了全球关注。大家都不免想到，人类真正要实施首次近地小行星防御任务了吗？
尽管这一概率已经降为0.004%，威胁暂时解除。但也给人类敲响了警钟：假设人们真正面对这样的撞击风险，该如何应对呢？
其他国家不说，我国其实早有部署。就在去年（2024年）9月的第二届深空探测国际会议上，中国深空探测实验室就发布了近地小行星防御任务方案。我国将首次实施开展近地小行星在轨验证任务，采用“伴飞，动能撞击加伴飞”的任务模式，使用动能拦截器对小行星实施撞击，同时对小行星进行伴飞观察，以验证偏转拦截的效果。
同时，中国科学院南京紫金山天文台也发布消息称，中国小行星监测设备成功对一颗直径1米，代号为2024RW1的小行星实施跟踪，并成功计算出该小行星进入地球大气层的时间和区域。最终，该小行星准确于当地时间9月5日0点40分在菲律宾吕宋岛北部进入大气层，并在离地表约25千米空域解体爆炸，未对地面人员及设施等造成任何伤害。
将上述两个新闻结合起来，不难看出我国已经具备了近地轨道小行星防御任务的先决条件，也就是准确的预测和有效的干预。
近地小行星在太空里并不少见，目前被人类发现的就已超过3万颗，此外每年还会新增发现大约 3,000 颗，其中很多的运行轨道与地球轨道相交，被列为有风险的目标，里面不乏有直径超过140米的。好在它们暂时并没有撞击地球的可能。随着更有力的巡天望远镜上线，新发现的近地小行星数量也将在未来几年内增加，监测这些近地小行星的动向成了重要任务。
除了巡天，紫金山天文台在内的地基天体望远镜以及一些天基卫星等也能够对小行星的动向起到监测和预警的作用。
比如早在2022年，中国曾将遥感卫星吉林一号调转方向，以每秒一次的频率对200万公里之外的一颗小行星 “1994 PC1” 一顿猛拍并得出其准确的轨道数据。
这颗小行星直径大约1.1公里，将于2525 年与地球发生近距离接触，咱是赶不上了！但是1.1公里的小行星如果撞击地球的话，几乎可以毁灭世界了。不过那时候的科技，稳稳地可以对付它了。从中我们也能看到，尽管吉林一号是一颗对地高分遥感卫星，需要的时候也能跳转镜头对近地和宇宙中进行拍摄跟踪。
深空探测雷达也是小行星撞击防御的重要手段，可以大幅提升小行星定轨精度，并获取小行星高分辨率形貌。
北京理工大学牵头建设的“中国复眼”全名叫“超大分布孔径雷达高分辨率深空域主动观测设施项目”，简称“分布式雷达”，就像昆虫的复眼，就是由许多雷达天线共同组成的天文观测阵列，这些雷达可以各自工作，也能共同协作探测更远更小的天体。它在重庆建设，是目前世界上探测距离最远的雷达，通过高分辨率观测小行星，满足近地小行星防御等国家重大需求，填补中国在该领域的空白。
那么如果发现了对地球具有威胁的小行星之后，我们能做什么呢？
目前对付小行星的手段至少有5到6种，例如动能撞击，核爆，引力牵引，强激光照射和在小行星表面涂上高反光材料改变光压力等。具体采用何种方式，还需要根据小行星的大小、构成，速度，预警时间等因素综合考虑。
目前来说动能撞击是较为可行的方法，人类也做过一些实验，例如2005年美国对“坦普尔一号”彗星的深度撞击任务。还有2021年，美国发射的“双小行星重定向测试任务”也采用的动能撞击的方法，对小行星产生一个速度分量，改变其轨道。可以想到，特定情况下，通过连续不断的撞击，就可能确保小行星的变轨量达到足以避开地球的程度。
值得注意的是，有的小行星是完整固体，有的则是松散聚集的碎石堆。如果是后者，利用航天器去撞就像撞进了沙坑里，一时把小行星撞散了，能否改变小行星的轨道还说不好。
而使用核爆则是众多科幻作品中的情景，简单粗暴。尤其对一些预警时间短、威胁大的小行星，特别是直径大于140米的小行星，核爆恐怕是目前唯一能奏效的手段。但目前人类还没有在太空中针对小行星进行过相关试验，需要进一步实操验证。而核爆的缺陷在于危险性过大，可能把小行星炸成很多碎块继续飞向地球或危害太空中的航天器，这些利弊都需要仔细权衡。
最近几年，国际上又提出一个直接在小行星表面安装离子发动机进行轨道偏转推离的方案。离子推进器的优势是比冲极高，寿命长，可以起动上万次，累计工作上万小时，目前普遍被认为较适合用于执行小行星推离任务。在离子推进器研发方面我国也是取得了很大发展，并用在空间站和一些卫星上。这种方式使用发动机的速度分量累积改变小行星轨道，达到小行星避开地球的程度，其实这原理与动能撞击方案差不多，都是试图将小行星“推”离原有轨道而不是直接炸碎。
说到这里，我要插播一个好玩的事。目前我国天问二号任务探测器也已经运抵西昌卫星发射中心，天问二号升空后，会首先抵达近地小行星2016 HO3实施着陆采样，过程与大家熟悉的月面着陆不一样。小天体的引力甚微，这个着陆的过程更像是航天器之间的交会对接，轻柔地把探测器靠上去。假如小天体是一整块，落猛了有可能被弹飞；若是松散的碎石堆，落猛了又相当于陷入沙坑。所以在着陆取样前，首先需要伴飞，先去了解它究竟有多大，是一整块还是碎石堆？其表面地形会不会卡住或遮挡探测器？种种细节都要慎重考虑，为着陆采样之前做足探查工作。
另外天问二号也有自己的杀手锏装置，将使用多臂协作式小天体附着取样机械系统，将自己固定在小行星表面执行采样任务，其实这就和对小行星执行偏转任务差不多。这次是采样，将来同样也能在小行星上安装离子发动机。而且这颗小行星的直径大约50米左右，与可能撞击地球的2024YR4差不多大，并且自转速度同样很快，进而要求探测器具备米级精度的分辨能力，具有很高的挑战性，从这些方面的因素看，我们的天问二号任务似乎很及时。
目前2024YR4小行星正在远离地球，亮度变得越来越暗淡，需要不断使用更大口径的望远镜来观测，比如使用10 米凯克望远镜（W. M. Keck Observatory）和甚大望远镜( VLT ) ，此前就因为月光的干扰，在2025 年 1 月 11-13 日和 2 月 8-15 日期间，就没有观测到这颗小行星。
2025年 3 月 4 日之后，需要 4 米口径或更好的望远镜。4月 1 日之后，需要 8 米或更好的望远镜。
NASA已经计划使用詹姆斯韦伯空间望远镜 (JWST) 在3月8日对该小行星进行观测。之后在 2025 年4 月 20 日到5 月 20 日之间再次择机进行观测。
而最佳的观测时机是2028年12 月 17 日，距离地球801 万公里（约20.8个地月距离）的时候，我们可以更准确地获得其更多轨道数据，并将数据添加到轨道计算模型中。
此外，这颗小行星撞击月球的可能性也低得多，截止发稿前美国航空航天局公布的数据显示目前撞击月球的概率仅为 1.7%，所以并不用太过于担忧，而随着我国对小行星取样验证试验的推进，也将获取和掌握更多有关小行星防御方面的信息的和技术，人类将更加有能力面对这一潜在威胁。
参考内容：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
本文为科普中国•创作培育计划扶持作品
作者：房广林
审核：李明涛 中国科学院国家空间科学中心研究员
出品：中国科协科普部
监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司
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