監(jiān)測小行星運行態(tài)勢：“中國復眼”保衛(wèi)人類空間安全

“中國復眼”項目一期 

半月談記者 吳燕霞

恐龍為什么會滅絕？地球的生命從何而來？小行星的蹤跡有何秘密？位于重慶市兩江新區(qū)的深空探測雷達“中國復眼”或許將給出答案。

2022年末，“中國復眼”項目一期正式開機，它利用分布式雷達體制開展深空探測，拍攝出國內首張月球環(huán)形山地基雷達三維圖像。未來，“中國復眼”計劃觀察上億公里外小行星和類地行星，以拓展人類深空觀察的邊界，滿足我國近地小行星撞擊防御、地月態(tài)勢感知等科研需求。

“中國復眼”“中國天眼”大不同

“中國復眼”，學名超大分布孔徑雷達高分辨率深空域主動觀測設施，與大名鼎鼎的“中國天眼”相比，它在構型和功能上有兩大獨特之處。

中國工程院院士龍騰說，在構型上，射電天文望遠鏡“中國天眼”是一個500米口徑的大天線，而“中國復眼”是由多個小天線構成的一個大天線，就像是昆蟲的復眼一樣。

北京理工大學重慶創(chuàng)新中心副研究員向寅說：“由于地球重力影響，在物理上建立一個可以全動式的數(shù)百米口徑的系統(tǒng)是比較困難的。我們把物理上基本實現(xiàn)不了的大雷達，拆成若干個相對較小的雷達，每個小雷達可以靈活轉動，實現(xiàn)±75°的巡天角度，實現(xiàn)類比于相機廣角觀測的效果?！?/p>

在功能上，“中國天眼”是射電天文望遠鏡，主要接收星體發(fā)射出來的信號，它本身并不發(fā)射電磁波，而“中國復眼”能自己發(fā)射電磁波，探測小行星，并接收自己發(fā)射電磁波的回波。龍騰說：“小行星本身不發(fā)射電磁波，射電天文望遠鏡看不到。人類要看到小行星，必須主動發(fā)射電磁波。”

“像近地小行星或者類地行星必須通過主動探測照射的方式，獲取經(jīng)過目標反射得到的信息?！毕蛞f，“就好比我們在伸手不見五指的黑夜，通過手電筒打出一束波束，來照亮目標，使它被我們觀測到。”

名副其實的“千里眼”

作為目前世界上計劃構建的探測距離最遠的雷達，“中國復眼”預期作用距離達到1.5億公里，是名副其實的“千里眼”。它將高分辨率觀測近地/主帶小行星、航天器、月球、金星和火星等類地行星以及木星衛(wèi)星等深空域目標，滿足近地小行星防御、空間態(tài)勢感知等國家重大需求，并用于地球宜居性、行星形成等前沿科技創(chuàng)新研究。

據(jù)了解，“中國復眼”項目將分三期進行。向寅介紹，一期項目主要為后續(xù)的設施建設進行關鍵技術驗證，目前北京理工大學重慶創(chuàng)新中心已經(jīng)初步完成了一期4部雷達對月球的協(xié)同觀測，獲得了月球正表面局部三維雷達圖像，初步驗證了分布孔徑深空探測雷達技術的可行性，也驗證了對以月球為代表的深空域目標三維雷達成像的可行性。

該項技術對于多雷達間對齊精度的要求極高，相互之間的對齊精度需毫米級，才能實現(xiàn)精準觀測和三維成像?！拔覀兊挠^測和調試將是一個漫長的、不斷精調的過程，接下來，我們會繼續(xù)對4部雷達進行精細化調校，拍攝出分辨率和觀測清晰度更高的三維圖片?！毕蛞f。

根據(jù)計劃，“中國復眼”項目二期工程將在重慶市云陽縣建設25部30米口徑的高分辨率分布式雷達，實現(xiàn)千萬公里外的小行星探測，為我國近地小行星撞擊防御和行星科學研究提供重要支撐。

“該項目填補了渝東北地區(qū)重大科技基礎設施的空白?！痹脐柨h縣長李茂濤表示，項目落地后，力爭打造全國乃至全世界一流的科學、科普和科創(chuàng)中心。

“中國復眼”項目一期拍攝的月球環(huán)形山地基雷達三維圖像 

盯住小行星，保衛(wèi)地球家園

近幾年，隨著熱門科幻文學及藝術作品深入人心，“地球防御”等字眼越發(fā)為人們所熟知。其實，早在10多年前，包括我國在內的一些國家就著手論證和建設“近地小行星防御系統(tǒng)”。而其中最重要的一環(huán)，就是探測預警。盯住小行星，是“中國復眼”項目的主要任務。

龍騰說，之所以這么關注小行星，是因為很多“地球之謎”都與小行星有關，而且，小行星運行態(tài)勢關乎全人類的安全，僅在太陽系，就有超過2.5萬顆小行星對地球構成潛在威脅，恐龍滅絕、通古斯大爆炸等事件都被認為與小行星撞擊有關。

為了守護好地球家園，構建人類命運共同體，國家航天局在2022年4月表示，將著手組建近地小行星防御系統(tǒng)，共同應對近地小行星撞擊的威脅，為保護地球和人類安全貢獻中國力量?！爸袊鴱脱邸本褪沁@個小行星防御系統(tǒng)的重要組成部分。

“防御小行星，除了預警，還可以通過主動處置干涉的方式，使小行星偏離它的預定軌道，從而和地球的軌道錯開?！毕蛞榻B，主動處置意味著人類對小行星的軌道，要有精確的測量；對撞擊之后的小行星的軌道變化、甚至是撞擊的殘片的分布方式，要有精確觀測能力。

據(jù)了解，“中國復眼”項目二期完工之后，能實現(xiàn)對地球潛在威脅小行星750萬公里的探測距離，大約是目前金石雷達系統(tǒng)探測距離的兩倍。向寅表示，三期工程計劃形成一個由上百部雷達組成的科學設施，探測距離將達到1.5億公里，可看到上千萬公里外僅足球大小的小行星的運行軌跡，為人類規(guī)避外太空小行星撞擊風險提供更強大的技術支撐。