對于未知的宇宙，人類無法容忍自己的無知。

人類對小行星的探測活動(dòng)已有30余年。最初，人類只能依靠望遠(yuǎn)鏡、攝影技術(shù)來發(fā)現(xiàn)和觀測小行星。而現(xiàn)在，深空探測技術(shù)、無線電技術(shù)能夠更好地幫助人類認(rèn)識它們。目前，小行星已被建議作為未來的地球資源來使用，且小行星探測作為一門難度極高的綜合基礎(chǔ)研究學(xué)科，其本身也具有巨大的科學(xué)意義和工程價(jià)值。

探測小行星的意義何在？

一般而言，小行星（Asteroid）是指圍繞太陽運(yùn)行的體積較小的巖石或金屬天體。小行星是46億年前太陽系初期形成的行星體，通常被科學(xué)家認(rèn)為是太陽系形成后，原始太陽星云凝聚出的物質(zhì)殘余，很可能保留著原始太陽系信息。

絕大多數(shù)小行星分布在火星和木星的軌道之間，這些小行星被稱之為主帶小行星。少數(shù)小行星的軌道和地球軌道接近，這類小行星被稱之為近地小行星，若與地球相撞，將對人類的生存安全構(gòu)成威脅。

在歷史上，小行星撞擊地球的事件多次發(fā)生�？茖W(xué)家普遍認(rèn)為，恐龍的滅絕就是由于一顆直徑10km左右的小行星撞擊地球?qū)е隆?908年，一顆直徑在50～70km之間的小行星發(fā)生爆炸，直接導(dǎo)致了西伯利亞通古斯卡地區(qū)產(chǎn)生大面積森林方向性倒塌的現(xiàn)象。

有調(diào)查顯示，類似“通古斯卡事件”級別的撞擊每100年發(fā)生一次，釋放出的能量相當(dāng)于100顆日本廣島原子彈爆炸的威力，將給地球帶來滅頂之災(zāi)。

也正是因?yàn)檫@個(gè)原因，追蹤小行星運(yùn)行，研究小行星軌道演化機(jī)制，是當(dāng)前行星研究的重要課題。NASA等科研機(jī)構(gòu)不斷公布對地球存在潛在威脅的新目標(biāo)，并廣泛開展研究，以攔截對地球有災(zāi)難性破壞的小行星。同時(shí)，小行星探測將加深科研人員對小行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組成成分的了解，以便實(shí)現(xiàn)針對性有效攔截。

其次，小行星保存了早期太陽系星云中的原始物質(zhì)，探索小行星，將加深我們對太陽系形成過程和演化歷史的認(rèn)識，進(jìn)而了解地球生命起源。

小行星表面物質(zhì)的性質(zhì)各不相同，根據(jù)其表面物質(zhì)的反射光譜和反照率差別，小行星被主要分為S、C、X三大類以及一些次要的異常類型。其中，C型小行星表面物質(zhì)的化學(xué)成分與太陽大氣的平均組成很相似，富含碳質(zhì)和有機(jī)質(zhì)成分，很有可能含有水。

因此，了解、研究C型小行星是當(dāng)前深空探測的重要目標(biāo)，可為今后從太空中汲取自然資源做好準(zhǔn)備。當(dāng)然，探測小行星道阻且長，只有對航空航天技術(shù)做出更進(jìn)一步的試驗(yàn)和開發(fā)，才能實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。到目前為止，僅有美國、歐空局、日本以及中國在探測地外小行星上邁出了步伐，下文將做具體介紹。

低調(diào)的強(qiáng)者：日本

盡管在載人航天、空間站的建設(shè)上，日本都不算出色，但在小行星探測方面，中美都落后于日本。

早在2003年，日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)就成功發(fā)射了一顆小行星探測器——Hayabusa隼鳥號，2005年7月到達(dá)大小約500米的Itokawa小行星（糸川），釋放目標(biāo)標(biāo)定球和探測器MINERVA（均失�。�。

2010年6月，隼鳥號攜帶采樣成功返回地球。雖然隼鳥號本體于大氣層燒毀，但內(nèi)含樣本的隔熱膠囊與本地分離成功著陸。這是人類第一次對地球有威脅性的小行星進(jìn)行物質(zhì)搜集的研究，也是人類歷史上第一次實(shí)現(xiàn)小行星表面取樣返回。

隼鳥2號（圖：NASA）

緊接著，日本又在2014年12月成功發(fā)射了隼鳥2號小行星探測器，探測大小約900米的Ryugu龍宮小行星。2018年9月22日，隼鳥2號小向龍宮表面釋放了兩個(gè)微型機(jī)器人MINERVA－II1A和MINERVA－II1B。這是人類歷史上首次完全成功地實(shí)現(xiàn)表面探測器在小行星上登陸。

2019年4月，隼鳥2號在龍宮小行星上轟擊了一個(gè)直徑達(dá)10米的撞擊坑，7月成功在這個(gè)撞擊坑附近著陸，執(zhí)行了采集小行星地下巖石樣本的任務(wù)。2019年11月，隼鳥2號啟動(dòng)用于控制姿勢和軌道的化學(xué)噴射引擎，正式歸程。若返航順利，將在2020年11至12月到達(dá)地球附近。隼鳥2號將向地面投下裝有在龍宮采集的巖石樣本的密封艙，主體則將繼續(xù)探測其他天體。

從日本的這次小行星探測任務(wù)來看，日本在航天控制技術(shù)和軍事裝備領(lǐng)域的實(shí)力都不容小覷，這些技術(shù)運(yùn)用到運(yùn)載火箭等產(chǎn)品上也大有可能。不過，由于小行星的表面地形復(fù)雜，表面探測器的彈跳軌跡控制難度大，這仍是世界性難題，期待全球科研人員共同探索。

持續(xù)投入者：美國

在探測小行星的領(lǐng)域，美國是當(dāng)之無愧的先驅(qū)者。

1996年2月，美國NASA發(fā)射了NEAR探測器（會(huì)合－舒梅克號），2000年飛抵近地小行星Eros愛神星附近，對愛神星進(jìn)行了全面觀測，并于2001年2月成功軟著陸。整個(gè)任務(wù)，NEAR探測器對愛神星的形狀、質(zhì)量分布、磁場、自轉(zhuǎn)、成分和地質(zhì)等進(jìn)行詳盡探測，這是國際首次小行星環(huán)繞、著陸探測任務(wù)。

2006年，美國發(fā)射了New Horizons新視野號探測器，這是第一艘飛越和研究冥王星及其衛(wèi)星的探測器。2015年7月，新視野號飛掠矮行星冥王星，繼而飛向柯伊伯帶。2019年1月1日，新視野號近距離飛掠Ultima Thule小行星（天涯海角）進(jìn)行探測，獲得了清晰的冥王星及其系統(tǒng)的光學(xué)圖像分布，發(fā)現(xiàn)冥王星有藍(lán)色大氣層，并探測到水冰暴露的區(qū)域。

2007年，美國發(fā)射了Dawn曙光探測器，用于探索Vesta小行星（灶神星）與Ceres矮行星（谷神星），這是第一架環(huán)繞矮行星的探測器，也是首枚在任務(wù)期間成功進(jìn)入兩顆太陽系天體軌道（不含地球）的探測器。2011年7月，曙光探測器到達(dá)灶神星，2015年3月，到達(dá)谷神星。曙光探測器構(gòu)建了灶神星的三維地形模型，并發(fā)現(xiàn)谷神星可能存在液體。此次任務(wù)是國際上首次主帶小行星的環(huán)繞探測。

美國最近的一次小行星探測于2016年9月實(shí)施，OSIRIS－REx（起源·光譜解分析·資源識別·安全·風(fēng)化層探測者）探測器的任務(wù)是研究Bennu貝努小行星，并計(jì)劃在2023年將樣本送回地球進(jìn)行詳細(xì)分析。這顆小行星被視為潛在威脅天體，是有可能會(huì)撞擊地球的小天體之一。如果成功，OSIRIS－REx將是首枚從小行星帶回樣本的美國航天器，也是繼日本后第二枚將小行星樣本送回地球的探測器。

奮起直追者：中國

相較于美國和日本，中國的小行星探測技術(shù)起步較晚，但研究步伐有條不紊。

2012年12月，CE－2（嫦娥2號）探測器在國際上首次實(shí)現(xiàn)了從L2點(diǎn)飛越小行星的軌道轉(zhuǎn)移，并成功飛越4179號Toutatis圖塔蒂斯小行星，最近距離僅為3．2公里，并獲取最高分辨率3m的光學(xué)彩色圖像。這是國際上首次近距離飛越圖塔蒂斯，此次飛越為中國深入開展小行星探測奠定了必要的工程實(shí)踐基礎(chǔ)。

據(jù)資料顯示，2019年4月，國家航天局發(fā)布了小行星探測任務(wù)合作機(jī)遇公告，向全世界征集科學(xué)載荷與搭載任務(wù)。2019年11月，中國空間技術(shù)研究院研究員、小天體探測項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人表示，中國正在開展小行星探測關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，將通過一次發(fā)射探測兩個(gè)小天體：一顆名為2016HO3的近地小行星和一顆名為133P的主帶彗星。

按照國家航天局公布的規(guī)劃，中國的小行星探測任務(wù)將采用長征三號乙運(yùn)載火箭，于西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射。此外，從目前由中國空間技術(shù)研究院在2019年月球與行星科學(xué)大會(huì)（LPSC）發(fā)表的摘要來看，如果這一任務(wù)在2022年發(fā)射，2024年左右，探測器將把小行星樣本返回艙丟回地球，2030年抵達(dá)133P主帶彗星，再圍繞這顆彗星進(jìn)行大約一年的近距離遙感探測。

若此次探測成功，這將成為人類歷史上首次探測地球準(zhǔn)衛(wèi)星、首次探測十米級小行星并采樣返回，也是首次探測主帶彗星。作為中國的首次小行星兼彗星探測計(jì)劃，該項(xiàng)目任重道遠(yuǎn)，寄托了中國科學(xué)家對星辰大海的不懈追求。

綜合來看，全球范圍內(nèi)對小行星的探測任務(wù)仍聚焦于地球防御和有效資源利用上，但對于打造“航天強(qiáng)國”、促進(jìn)科學(xué)的不斷發(fā)展具有重大意義。且從美國和日本的合作模式來看，在深空探測領(lǐng)域，聯(lián)合開展、合作共贏是最為有益的開展模式。期待未來能有更多探測器飛向深空，揭示小行星塵封的秘密。

作者：趙佳雯－EO