近期，編號為“2024 YR4”的小行星引起了全球科學界的高度關注。根據2月19日觀測數據，這顆直徑約40至100米的小行星，預計在2032年12月22日以約1.5%的概率撞擊地球?！?024 YR4”的撞擊能量相當于770萬噸TNT，約為500顆“小男孩”原子彈的威力，可能引發7至8級地震。其撞擊路徑可能經過東太平洋、南美洲北部、大西洋、非洲、阿拉伯海和南亞地區，威脅包括博哥塔、拉各斯、孟買等各大城市。

聯合國已首次啟動《行星安全協議》，協調全球科學家對“2024 YR4”進行長期跟蹤監測。各國航天機構，包括美國國家航空航天局（NASA）、中國國家航天局（CNSA）、俄羅斯聯邦航天局（Roscosmos）和歐洲空間局（ESA），正密切合作，利用地基和天基望遠鏡收集數據，以精確確定小行星的軌道和物理特性。那么，人類將如何防御？

星圖測控研發的洞察者空間信息分析平臺“2024 YR4”的小行星軌道演化仿真推演

如何進行小行星防御？

落戶于合肥高新區的中科星圖測控技術股份有限公司主要專注航天器在軌管理及天地通信技術的研發和應用，該公司相關負責人介紹，從全球目前對小行星防御的技術看，行星防御通常采用多種主動手段，包括動能撞擊、核爆、激光燒蝕、離子束牽引、引力拖曳和質量驅動等，以破壞小行星的結構或偏轉其軌道。目前最有效的是動能撞擊通過發射高速探測器撞擊小行星，利用動量轉移來改變其軌道。該方法在NASA（美國航空航天局）的“DART”任務中已得到初步驗證，證明其可行性。其中，“以石擊石”強化型動能撞擊任務概念旨在突破地面發射人造撞擊體的運載能力限制，計劃在太空中捕獲百噸級質量的巖石，以顯著提升撞擊體的質量，從而實現更有效的小行星防御。

動能撞擊被視為防御小行星的有效策略，但在實際應用中仍面臨多重挑戰。

1、精確軌道計算

小行星的軌道受引力擾動、光壓和自旋等多種因素影響，導致軌道預測復雜。準確預測其未來軌道需要復雜的數學模型和高精度測量數據。

2、確定最佳撞擊時間窗口

選擇最佳撞擊時機需考慮小行星的運動速度、方向及其與地球的相對位置。這一窗口通常非常短，一旦錯過，需要重新規劃任務。

3、導航與制導精度

探測器在高速移動的小行星附近需具備極高的導航精度，以確保在正確時刻以適當角度撞擊目標。同時，還需實時調整以應對軌道變化和不確定性，這要求探測器具備高度自主性和快速反應能力。

4、可能產生的碎片

動能撞擊可能導致小行星碎裂，產生多個小碎片，其軌道變得不可預測，從而增加對地球的威脅。因此，需迅速評估撞擊后碎片的軌道演化，以制定相應的應對措施。

針對小行星防御面臨的挑戰，國際社會正積極開展相關研究和技術驗證。中國科學院提出了“末級擊石”防御方案，即利用火箭末級與航天器組合，撞擊潛在威脅小行星，以提升撞擊效果。此外，中國計劃在2030年實現對小行星的動能撞擊，2030-2035年間實現推離偏轉，到2045年前初步具備小行星軌道控制能力。

中國對小行星的動能撞擊任務主要過程圖

我國首次近地小行星防御任務已明確科學和工程目標，選擇了直徑約30米的小行星2015 XF261作為目標。任務計劃采用“伴飛+撞擊+伴飛”的方式，通過一次任務實現動能撞擊和在軌效果評估。研究重點包括行星撞擊效果的高精度觀測與評估、目標小行星的軌道特征和動力學演化規律、物理化學特性（形狀、大小、成分、結構）以及動能撞擊過程的動量傳遞規律（包括濺射物分布演化規律）等。

安徽技術可為小行星防御提供全鏈條支撐

據介紹，中科星圖測控技術股份有限公司目前已研發上線洞察者空間信息分析平臺，該平臺通過集成多維度仿真工具與高精度航天算法庫，為小行星防御任務提供全鏈條技術支撐，包括從監測預警到規避控制的各項核心能力。

平臺的基礎算法與高精度建模為小行星防御提供技術基礎，其時空坐標轉換功能支持J2000地心赤道慣性系、J2000日心黃道坐標系、小行星本體坐標系等多系統之間的轉換，確保監測數據與軌道計算的時空一致性，精準定位小行星位置。平臺的軌道預報和確定算法支持短期和長期預測，提供二體模型、SGP4、J2/J4攝動模型、HPOP等多種算法對小行星軌跡進行軌道預報，二體模型、SGP4、J2/J4攝動模型基于對后續任務進行快速預報定性研究，而HPOP考慮了厘米級以上攝動，實現高精度軌道預報（但計算非常耗時），確保小行星軌跡的長期跟蹤與威脅評估。

在軌道設計與控制策略方面，該平臺支持多種任務場景。軌道設計功能涵蓋了攔截軌道、地月平動點軌道優化等，提供了包括Walker星座布局在內的協同監測方案，提升小行星監測覆蓋率。通過火箭和導彈發射窗口的計算，確保動能撞擊器或監測衛星能夠準時抵達目標軌道。在軌道控制方面，平臺支持低軌和高軌衛星的軌道維持與碰撞規避策略，利用優化后軌控策略算法，達到燃料消耗、變軌路徑、完成時限等綜合最優，并支持伴飛、繞飛和懸停等構型操作，適應多樣化的探測任務需求。

該平臺還提供風險分析與防御決策支持，碰撞預警分析功能利用超算引擎實時計算小行星與地球或航天器的接近參數，并輸出風險等級評估報告，支持防御優先級排序。安全管道分析通過誤差橢球建模，量化發射軌跡的不確定性，預測與在軌目標（包括碎片）的碰撞風險，并生成安全發射窗口與軌道修正建議。目標解體分析功能模擬小行星受撞擊后的碎片云進行演化推演，預測解體位置與軌道分布，為二次撞擊風險評估提供數據支持。此外，該平臺還通過3D軌道可視化與碰撞熱力圖直觀展示威脅演化路徑，并自動生成多方案對比報告，幫助決策者在動能撞擊、引力牽引或核爆偏移等防御方案中做出最優選擇。

通過算法-數據-決策閉環，該平臺可為小行星防御提供從“威脅發現”到“任務閉環”的完整解決方案，幫助提升人類應對地外天體威脅的能力，為全球貢獻安徽科技力量。

（安徽商報融媒體記者 郜征）