“中国复眼”开建,上亿公里的小行星将无处遁形,其主要的作用是什么?

如题所述

近些年,我国在航天领域取得了显著的成就,实施了嫦娥系列探月工程、天问一号火星探测工程以及天宫空间站全面建造等一系列重大项目。这些成就展现了我国航天事业的强大实力,同时也充分证明了极其强大的中国力量。在这些重要的太空探测任务成功执行的同时,我国在天文学基础探测领域也在悄然发生着重要的变化,一系列重要的基础设施建设项目陆续启动,这其中就包括大家较为陌生的“中国复眼”。
大家可能已经听说过“中国超级天眼”,那是我国在贵州黔南布依族苗族自治州建设的一个非常规太空望远镜,于2020年通过我国工程验收并正式对外开放使用。美国阿雷西博大型太空望远镜坍塌后,“中国超级天眼”(FAST)成为世界上最大、唯一运行的单个太空望远镜,至今已经发现了众多宇宙深空的脉冲星和从宇宙深空发送的多个无线电信号,为深入探索宇宙太空的神秘面纱提供了非常宝贵的第一手资料。
而我国最近建设的“中国复眼”项目,虽然名字中有“眼”字,但其原理和建设内容与“中国超级天眼”截然不同。据公开资料,“中国复眼”项目位于重庆渝北区龙兴镇的山中,该项目分为三期建设,其中第一期计划建设4台直径为16米的高分辨率分布式雷达,实际上已经完成了2台的建设,正在进行伺服电机分系统调试,预计将在今年9月完成第一期建设。
今年7月8日,北京理工大学重庆创新中心与重庆市云阳县人民政府签订了全面合作协议,共同建设“超大型分布式雷达高分辨率深空积极观测设备项目”,这就是“天眼复眼”的第二期工程,建设地点位于重庆云阳县,项目的主要内容是建设20多部等效直径为100米的分布式雷达,可以实现对地外小行星的探测和成像。
随着二期工程的完成,我国还将进一步完善和推进“中国复眼”的观测能力,计划在重庆选址建设第三期工程,即建设“超大型分布式雷达高分辨率深空积极观测设备”,工程完成后,将探测和成像的空间距离从二期的几百万公里扩展到1.5亿公里。
我们应当对“复眼”有所了解,这是指一些昆虫的双眼有着多个独立运作、并能相互联系的复杂眼球结构。与只有一个直径500米的超大“无线天线”的“中国超级天眼”不同,“中国复眼”从外观上看,是由20多部分布式雷达即“小天线”组成的,每个小雷达的直径在25-30米之间,多个分布式雷达共同形成一个大“无线天线”。
从作用上看,“中国复眼”与“中国超级天眼”也有实质的不同。“超级天眼”是太空望远镜,自身并不向外发送无线电波,仅仅是被动地接收来自宇宙太空的无线电信号。而“复眼”的目的则是为了探测太阳系内的小行星,小行星本身并不发射无线电波,只能散发出微弱的太阳辐射,因此用太空望远镜难以发现它们,如果要探测它们的样子和运行轨迹,必须从地面上发送无线电波,然后设法接收从它们上边反射回来的电磁波雷达回波,从而来间接掌握它们的本质特征。
在太阳系中,有两大小行星的“集中地”,即火星和木星之间的小行星带、海王星轨道两侧的柯伊伯带,当位于这些地区的小行星受到引力振荡或彼此撞击的影响,会产生运行轨迹的改变,因此有一部分会向太阳系内侧稳定流动,进而对地球造成一定的影响。在这些改变运行轨迹的小行星中,如果尺寸足够大、与地球公转轨道产生交叉,那么就会出现一定的概率撞击地球,从而对地球的生态系统造成潜在的巨大威胁。在气象学领域,专家将距离地球1.5亿公里的小行星称为近地小行星,而将与地球轨道至少交叉距离在750万多公里之内、直径在100米左右的小行星称为“潜在危险小行星”。
据2021年的统计数据显示,目前已经发现了2000多个这类具有潜在威胁的小行星,其中直径超过1千米的达到850多个。因为解决这些小行星碰撞地球的威胁,从十多年前,包括我国在内的一些国家就开始研究和建设“近地小行星防护系统”,其核心思想就是以地球向外发送探测器、导弹或是激光器,在小行星距离地球还有一段距离时,主动对它进行改变,从而转变其运行轨迹,达到防止碰撞地球的目的。美国于去年运行执行了双小行星跳转测试任务(DART),预计2022年10月进行撞击试验。我国也发布了相关试验计划,预计在2025年前后明确一颗小行星进行相关实验。
尽管碰撞小行星是相关计划的主要内容,但执行的本质,是对小行星进行深入和详细的探测,在这些方面如果没有提升的话,即使我们发现了小行星即将碰撞地球,那么可能时间已经来不及了,根本做出相应的防护措施。只有提前掌握了小行星的特征及其运行规律,在预测它们具有碰撞地球的威胁且距离地球足够远的情况下,具体实施相应的拦截,成功率才能高,对地球的危害也会更小。因此,“中国复眼”计划正式围绕近地小行星的“限制”,即1.5亿千米这一范围,来进行太阳系内小行星的详细观测。工程完成后,“中国复眼”将变成全世界探测距离最远、探测效果最好的组合型太空雷达探测系统。届时,“中国复眼”不仅可以弥补我国在该行业的工作能力空缺,满足近地小行星防御、空间入侵检测等需求,使太阳系内的小行星及“闯入”太阳系的小行星无处遁形,而且还可以扩展用于地球适居性、行星形成等前端科学研究,可以说是“一石多鸟”。
“中国复眼”将于太空雷达探测和小行星防御检测等领域,走在全球的前端,为地球和我们的安全作出卓越的贡献!
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