監(jiān)測(cè)小行星運(yùn)行態(tài)勢(shì)：“中國(guó)復(fù)眼”保衛(wèi)人類(lèi)空間安全

“中國(guó)復(fù)眼”項(xiàng)目一期 

半月談?dòng)浾?nbsp;吳燕霞

恐龍為什么會(huì)滅絕？地球的生命從何而來(lái)？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(cè)雷達(dá)“中國(guó)復(fù)眼”或許將給出答案。

2022年末，“中國(guó)復(fù)眼”項(xiàng)目一期正式開(kāi)機(jī)，它利用分布式雷達(dá)體制開(kāi)展深空探測(cè)，拍攝出國(guó)內(nèi)首張?jiān)虑颦h(huán)形山地基雷達(dá)三維圖像。未來(lái)，“中國(guó)復(fù)眼”計(jì)劃觀察上億公里外小行星和類(lèi)地行星，以拓展人類(lèi)深空觀察的邊界，滿足我國(guó)近地小行星撞擊防御、地月態(tài)勢(shì)感知等科研需求。

“中國(guó)復(fù)眼”“中國(guó)天眼”大不同

“中國(guó)復(fù)眼”，學(xué)名超大分布孔徑雷達(dá)高分辨率深空域主動(dòng)觀測(cè)設(shè)施，與大名鼎鼎的“中國(guó)天眼”相比，它在構(gòu)型和功能上有兩大獨(dú)特之處。

中國(guó)工程院院士龍騰說(shuō)，在構(gòu)型上，射電天文望遠(yuǎn)鏡“中國(guó)天眼”是一個(gè)500米口徑的大天線，而“中國(guó)復(fù)眼”是由多個(gè)小天線構(gòu)成的一個(gè)大天線，就像是昆蟲(chóng)的復(fù)眼一樣。

北京理工大學(xué)重慶創(chuàng)新中心副研究員向寅說(shuō)：“由于地球重力影響，在物理上建立一個(gè)可以全動(dòng)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(shí)現(xiàn)不了的大雷達(dá)，拆成若干個(gè)相對(duì)較小的雷達(dá)，每個(gè)小雷達(dá)可以靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)±75°的巡天角度，實(shí)現(xiàn)類(lèi)比于相機(jī)廣角觀測(cè)的效果?！?/p>

在功能上，“中國(guó)天眼”是射電天文望遠(yuǎn)鏡，主要接收星體發(fā)射出來(lái)的信號(hào)，它本身并不發(fā)射電磁波，而“中國(guó)復(fù)眼”能自己發(fā)射電磁波，探測(cè)小行星，并接收自己發(fā)射電磁波的回波。龍騰說(shuō)：“小行星本身不發(fā)射電磁波，射電天文望遠(yuǎn)鏡看不到。人類(lèi)要看到小行星，必須主動(dòng)發(fā)射電磁波。”

“像近地小行星或者類(lèi)地行星必須通過(guò)主動(dòng)探測(cè)照射的方式，獲取經(jīng)過(guò)目標(biāo)反射得到的信息。”向寅說(shuō)，“就好比我們?cè)谏焓植灰?jiàn)五指的黑夜，通過(guò)手電筒打出一束波束，來(lái)照亮目標(biāo)，使它被我們觀測(cè)到。”

名副其實(shí)的“千里眼”

作為目前世界上計(jì)劃構(gòu)建的探測(cè)距離最遠(yuǎn)的雷達(dá)，“中國(guó)復(fù)眼”預(yù)期作用距離達(dá)到1.5億公里，是名副其實(shí)的“千里眼”。它將高分辨率觀測(cè)近地/主帶小行星、航天器、月球、金星和火星等類(lèi)地行星以及木星衛(wèi)星等深空域目標(biāo)，滿足近地小行星防御、空間態(tài)勢(shì)感知等國(guó)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(guó)復(fù)眼”項(xiàng)目將分三期進(jìn)行。向寅介紹，一期項(xiàng)目主要為后續(xù)的設(shè)施建設(shè)進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證，目前北京理工大學(xué)重慶創(chuàng)新中心已經(jīng)初步完成了一期4部雷達(dá)對(duì)月球的協(xié)同觀測(cè)，獲得了月球正表面局部三維雷達(dá)圖像，初步驗(yàn)證了分布孔徑深空探測(cè)雷達(dá)技術(shù)的可行性，也驗(yàn)證了對(duì)以月球?yàn)榇淼纳羁沼蚰繕?biāo)三維雷達(dá)成像的可行性。

該項(xiàng)技術(shù)對(duì)于多雷達(dá)間對(duì)齊精度的要求極高，相互之間的對(duì)齊精度需毫米級(jí)，才能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)觀測(cè)和三維成像?！拔覀兊挠^測(cè)和調(diào)試將是一個(gè)漫長(zhǎng)的、不斷精調(diào)的過(guò)程，接下來(lái)，我們會(huì)繼續(xù)對(duì)4部雷達(dá)進(jìn)行精細(xì)化調(diào)校，拍攝出分辨率和觀測(cè)清晰度更高的三維圖片?！毕蛞f(shuō)。

根據(jù)計(jì)劃，“中國(guó)復(fù)眼”項(xiàng)目二期工程將在重慶市云陽(yáng)縣建設(shè)25部30米口徑的高分辨率分布式雷達(dá)，實(shí)現(xiàn)千萬(wàn)公里外的小行星探測(cè)，為我國(guó)近地小行星撞擊防御和行星科學(xué)研究提供重要支撐。

“該項(xiàng)目填補(bǔ)了渝東北地區(qū)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的空白?！痹脐?yáng)縣縣長(zhǎng)李茂濤表示，項(xiàng)目落地后，力爭(zhēng)打造全國(guó)乃至全世界一流的科學(xué)、科普和科創(chuàng)中心。

“中國(guó)復(fù)眼”項(xiàng)目一期拍攝的月球環(huán)形山地基雷達(dá)三維圖像 

盯住小行星，保衛(wèi)地球家園

近幾年，隨著熱門(mén)科幻文學(xué)及藝術(shù)作品深入人心，“地球防御”等字眼越發(fā)為人們所熟知。其實(shí)，早在10多年前，包括我國(guó)在內(nèi)的一些國(guó)家就著手論證和建設(shè)“近地小行星防御系統(tǒng)”。而其中最重要的一環(huán)，就是探測(cè)預(yù)警。盯住小行星，是“中國(guó)復(fù)眼”項(xiàng)目的主要任務(wù)。

龍騰說(shuō)，之所以這么關(guān)注小行星，是因?yàn)楹芏唷暗厍蛑i”都與小行星有關(guān)，而且，小行星運(yùn)行態(tài)勢(shì)關(guān)乎全人類(lèi)的安全，僅在太陽(yáng)系，就有超過(guò)2.5萬(wàn)顆小行星對(duì)地球構(gòu)成潛在威脅，恐龍滅絕、通古斯大爆炸等事件都被認(rèn)為與小行星撞擊有關(guān)。

為了守護(hù)好地球家園，構(gòu)建人類(lèi)命運(yùn)共同體，國(guó)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(yīng)對(duì)近地小行星撞擊的威脅，為保護(hù)地球和人類(lèi)安全貢獻(xiàn)中國(guó)力量?！爸袊?guó)復(fù)眼”就是這個(gè)小行星防御系統(tǒng)的重要組成部分。

“防御小行星，除了預(yù)警，還可以通過(guò)主動(dòng)處置干涉的方式，使小行星偏離它的預(yù)定軌道，從而和地球的軌道錯(cuò)開(kāi)?！毕蛞榻B，主動(dòng)處置意味著人類(lèi)對(duì)小行星的軌道，要有精確的測(cè)量；對(duì)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(cè)能力。

據(jù)了解，“中國(guó)復(fù)眼”項(xiàng)目二期完工之后，能實(shí)現(xiàn)對(duì)地球潛在威脅小行星750萬(wàn)公里的探測(cè)距離，大約是目前金石雷達(dá)系統(tǒng)探測(cè)距離的兩倍。向寅表示，三期工程計(jì)劃形成一個(gè)由上百部雷達(dá)組成的科學(xué)設(shè)施，探測(cè)距離將達(dá)到1.5億公里，可看到上千萬(wàn)公里外僅足球大小的小行星的運(yùn)行軌跡，為人類(lèi)規(guī)避外太空小行星撞擊風(fēng)險(xiǎn)提供更強(qiáng)大的技術(shù)支撐。