新添“復眼”，如何精準瞄準近地小行星？

出品|網易新聞

導語：“復眼工程”二期——大規模分布孔徑深空探測雷達項目在重慶市云陽縣開工，計劃于2025年建成，建成后將成為世界上綜合性能最強的深空探測雷達，能夠實現對千萬公里外小行星的細節探測，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。

一、小行星撞擊是生命覆滅關鍵原因

2.9億年前開始，由于火星和木星軌道之間的小行星帶產生了某種大規模碰撞，導致了小行星撞擊地球的頻率增長了兩三倍。較大的小行星一旦撞擊到地球，釋放的能量遠超核武器，將釀成行星級別的災害，甚至會對地球的地質產生深遠的影響。

小行星撞擊造成了恐龍的滅絕

6500萬年前，撞擊尤卡坦半島北部的10千米直徑小行星導致了白堊紀-第三紀滅絕事件，是恐龍滅絕的主要原因。自地球誕生以來，小行星撞擊是地球的最大威脅之一，倘若人類文明也遭受這樣的事件，其后果可想而知。

尤卡坦半島的巨大隕石坑

隨著航天技術的不斷發展，世界各國開始不斷發展小行星的防御計劃和相關技術。小行星防御系統建立的基礎是具備強大和常態化的深空探測能力，可以對廣闊太空的目標實施精確定位和成像，“復眼工程”的推進正不斷接近這一目標。

二、“復眼工程”觀測小行星細節

傳統的雷達如要進行遠距離觀測需要極大孔徑，例如阿雷西博望遠鏡，耗資甚巨，且工程上較難實現。基于信號處理手段，利用多部小孔徑雷達實現協同工作并合成大孔徑雷達的效果一直是一個更具效率的方案，它能夠突破傳統集中孔徑雷達的功率、孔徑局限，隨著系統中雷達數量的增加，能夠實現更遠距離的深空成像。

我國的“復眼工程”正是采用了這種技術，原理類似于昆蟲復眼，與人類的單眼不同，昆蟲依靠多個小視覺神經由大腦處理實現遠距離觀測，這也是它被冠名為“復眼工程”的原因。

昆蟲能夠合成復眼接收到的信息

“復眼工程”計劃建設世界上探測距離最遠的雷達，主要通過合成孔徑雷達技術來實現，目的是通過高分辨率觀測小行星滿足近地小行星防御等國際重大需求，并進一步研究不同小行星的形成原理，填補我國在該領域的空白。

此工程中，系統中的每一部雷達都有獨立的天線、發射機與接收機，構成單個獨立的收發單元，相當于昆蟲的單個視覺神經。但在此基礎之上，每一部雷達都通過數據鏈路與中心的計算系統相連，通過相關的算法完成信息的過濾和整合，最終完成三維的成像，從而能夠代替傳統的超大孔徑雷達。

該項目第一期由4部16米孔徑的雷達組成，已經于2022年末建設完成，并成功拍攝了月球地形三維雷達圖像，證明了該技術方案可行；目前正在進行的第二期將建設25部30米孔徑雷達，探測距離和精度都將繼續提升，目標是能夠初步探測類地行星、近地小行星（千萬公里級別距離）和木星伽利略衛星（木星最大的四顆衛星）的大致地形；“復眼工程”的第三期計劃建設雷達單元數量至百部以上，目的是拓展人類通過雷達進行深空探測的邊界，進一步提升系統的總體效果，為太陽系中的更多天體描繪細致的三維圖像，加強我國行星科學方面的研究。

“復眼工程”一期已經完成了月球表面的三維成像

“復眼工程”二期概念圖

三、深度融入小行星防御計劃

美國和歐洲航天局之前已經相繼提出了自己的小行星防御計劃，其中美國已經在“小行星重定向”計劃中發射衛星撞擊改變了一顆小行星的軌道。

美國的撞擊試驗已經改變了小行星的軌道

基于對全人類命運的思考和責任，我國提出了在“十四五”期間逐步建設小行星防御系統，目標是開發出一種技術或方法來防止和解除小行星撞擊地球的威脅。“復眼工程”作為整個防御系統的一部分，旨在提供高效探測小行星的工具。針對小行星，目前主要的思路仍然是采用通過動能撞擊改變軌道，我國計劃在2025年左右尋找一顆有威脅的小行星，既進行抵近觀測，又實施就近撞擊，就改變其軌道進行技術試驗。此外，在這套體系下，面對大體積的小行星，也可以采用大當量核彈炸碎小行星的方案，最終目的是使剩下的碎片對地球無害化。

小行星撞擊地球想象圖

通過不斷完善小行星防御上的經驗，當未來人類真正需要應對小行星朝向地球的撞擊時，也能夠做出中國貢獻。

另一方面，小行星既可能對地球造成危害，又可以說有相當的利用價值。相關的研究顯示太陽系中的部分小行星蘊含水、碳以及大量地球上的稀缺資源，隨著對小行星的深入了解，開發利用小行星資源是人類太空探索能力不斷增強的必然結果。地球資源終究有限，并且將質量擺脫引力運上太空的代價過大，能夠開發太空資源用于宇宙探索的正向循環或許是人類邁向星際文明相當關鍵的一步。

作為我國小行星探索工程的關鍵組成部分，“復眼工程”的另一個主要用途就是為發射小行星探測衛星提供探測支撐，協助積累小行星相關的技術資料。

部分小行星擁有大量的金屬資源

結語：

迄今為止，人類已經在不長的歷史中建立了燦爛的文明，但從宇宙的層面上看，我們仍然十分脆弱。對于小行星的防御不光是技術問題，更具哲學意義，做出的相關技術努力關系著人類是否能成為地球歷史上第一種擺脫行星限制、邁向星際的生命。