近地天体防御模拟推演分析与启示

防范近地天体撞击、加强近地天体防御科学研究与技术验证和演习演练已成为国际社会高度关注的课题。系统梳理了国际上已组织开展的历次近地天体防御模拟推演,重点对代表性较强的2019年和2021年国际近地天体防御模拟推演进行了概要介绍,对比分析了2次推演的参演单位、场景假定、推演流程和结果,并结合这2次推演对涉及近地天体防御的监测预警、撞击风险评估和在轨处置等各相关力量的组织流程和关键能力进行了初步讨论,提出了对中国加强近地天体防御工作、组织开展天体防御模拟推演的启示及思路建议。

近地天体探测现状

本文简要介绍了国内外近地天体探测工作的现状 ,还介绍了我国正在建造的近地天体探测望远镜的情况。

近地天体预警防御综述

近地天体数量多且撞击危害大,预警防御是有效应对其撞击威胁的基本手段,具体的预警防御技术已成为国际研究热点。中国已加入专门负责近地天体预警防御的国际组织,但具体研究多处于起步阶段。详细阐述了发展近地天体预警防御技术的必要性及基本的应对流程,阐述了搜索监测、国际组织及其技术研究、深空探测项目等各方面的国际研究进展情况,简要分析了轨道偏转防御的基本策略以及核爆、动能撞击、引力牵引、改变太阳光压和激光剥蚀等5种主要防御手段的原理及优缺点,总结了近地天体预警防御领域未来工作的4个重点方向。最后针对我国的研究现状提出几点建议和思考。

保卫地球——近地天体的巡视与防御陨击的对策

地球处于危险的宇宙环境中。运行到地球附近的"近地天体(NEO)"潜在着撞击地球的危险。实际上,地球自诞生以来就不断地受到这些天体的轰击,月球和水星的斑痕累累陨击坑就是最好的佐证,只是地球经历严重演化而抹去了老的陨击遗迹,仅见到170多个较近期的陨击构造。幸运的是,现阶段的陨击大多是规模小的,危害不太大。然而,陨击是很难预料的,一旦发生较大的撞击,就会造成比大地震还严重得多的危害。1994年的彗星撞击木星事件轰动世界,启迪人们更加关注地球被撞击的危险问题。实际上,也不乏地球近期遭遇陨击的例子:1908年的通古斯爆炸事件;1976年的吉林陨石雨;2008年的小行星2008TC3陨落在苏丹。2010年初,美国科学院公布《保卫地球:近地天体巡天和缓解危险策略最终报告》,笔者将结合有关资料作简要介绍,让公众了解真实的科学知识和对策,以免被歪曲的影视情节所误导。

近地天体及其撞击地球的危险

近地天体（Near Earth Object，NEO）是轨道与地球轨道交叉或接近的小行星或彗星。由于大行星的引力摄动，近地天体的轨道易发生变化，因此，存在着近地天体撞击地球的潜在危险，特别是鉴于1994年休梅克-利维9（Shoemaker-Levy 9）彗星撞击木星的警示，近地天体成为人们广泛关注的热门问题。目前，国际上正在广泛开展几个搜寻和监测近地天体的宏大计划．很多令人惊奇的消息和图像常出现于新闻媒体。

天基近地天体探测技术与实践

近地天体撞击地球对人类的生存和安全构成了重大威胁,行星防御是国际社会普遍关注的热点。本文梳理了近30年来以美国为主导的国际研究机构在近地天体的发现、跟踪、编目和特性测量方面的研究进展,分析了技术特点和发展脉络。针对下一步建设天地协同的监测体系,研究了近地天体探测技术发展现状,分析了天基监测的优势和特点,介绍了天基监测系统任务与方案、巡天效能仿真和红外空间望远镜关键技术,为建设我国近地天体监测预警系统提供参考。

太阳系近地天体轨道运动的几个问题

近年来,小行星飞掠地球事件频发,必须考虑防御问题。与近地空间对空间碎片的防御类似,防御的前提是必须了解防御目标在何处?这就涉及到太阳系小天体轨道运动的相关问题,即定轨和预报问题。本文将着重论述处理近地天体轨道运动问题应采用的动力学模型和拟选择的数学方法,并附有必要的数值检验与分析。

120cm近地天体望远镜选址

介绍紫金山天文台１２０ｃｍ近地天体望远镜选址情况，给出了选址点的夜天光亮度和大气视宁度、风向、风速、温度、夜温差和相对湿度等气象要素的观测结果。结果表明：盯胎跑马山的天文气候条件满足１２０ｃｍ近地天体望远镜的要求．

近地天体与空间目标初轨确定的多解问题

针对近地天体与空间目标光学观测资料初轨确定过程中求解Laplace或Gauss八次方程时遇到的多个根无法判别的问题,提出了一种有效的选择算法。通过构建Laplace八次方程,分析了八次方程系数与根的个数之间的关系。利用观测平台地心距对八次方程进行归一化,消除了平凡解,并分析了方程非伪解个数与观测几何之间的关系。从求解半通径的方程出发,利用Shefer方程,推导了斜距约束,得到了观测时间间隔和斜距变化量之间应满足的方程组的解析形式,给出了利用该方程组判别非伪解的方法。最后,对近地天体和空间目标的初轨确定进行了仿真验证,仿真结果表明本方法能快速且有效地选择出正确的根,解决了多个非伪解难以选择的问题。

近地天体防御的合法性分析

人类航天科技的发展,为实施近地天体防御提供了可能。尽管在技术层面切实可行,但在国际法律框架下,实施近地天体防御是否合法,尚不明确。本文主要从防御主体、防御技术手段两方面分析近地天体防御的合法性问题。首先,国家、国际组织、私人实体在航天活动中发挥着各自的作用,从《联合国宪章》、《外空条约》第6条和第13条规定看,具备参与实施近地天体防御的主体资格;其次,从防御技术手段来看,对于激光、动能撞击器等技术,《外空条约》第4条为这些技术的使用留有余地。最具争议的是核爆装置可否作为防御手段,本文通过分析《联合国宪章》第103条与《外空条约》第4条的关系以及禁核试验相关条约的"例外规定",认为核爆装置能够用于近地天体防御;再次,从表面上看外空军控和实施近地天体防御似乎相互矛盾,但实际上,随着外空军控从"外空无军"向"外空限军"的理念转变、从"物控"向"行为控"的模式转变,近地天体防御反而将对其产生积极影响;最后,本文从技术与政策角度,为我国现阶段如何应对近地天体防御提出些许建议。

美报告呼吁采取近地天体防范行动

美国国家研究委员会1月22日发表报告．称NASA如想基本上满足国会提出的在2020年前探测到几乎所有可能与地球相撞的近地天体的要求．就应迅速采取行动，建造并发射一座需耗资54亿美元、适于观测小行星和彗星的红外太空望远镜。报告题为《行星地球防御：近地天体勘测与危害缓减战略》。

我国第一架近地天体探测望远镜正式运行

小行星、近地天体的搜索和危险评估是这台望远镜主要观测目标 中科院紫金山天文台施密特型近地天体望远镜12月26日通过中科院组织的专家组验收鉴定。这标志着我国第一架近地天体探测望远镜有了自己的“身份证”．进入正式运行阶段。

动能撞击偏转近地小天体研究进展

以近地小天体防御为背景,介绍了近地小天体的基本概念和物理特性,分析了超高速动能撞击偏转近地小天体的研究进展。讨论了超高速动能撞击近地小天体表面成坑形貌、相似律以及成坑过程中抛射物产生机制、演化过程和抛射物质量速度分布相似律。总结了基于结合点源假设、实验和数值模拟结果建立的超高速动能撞击小天体动量传递理论模型和相似律。分析了近地小天体的物理特性和撞击条件对动量传递系数的影响规律。归纳了超高速动能撞击偏转近地小天体研究中存在的问题,对超高速动能撞击防御小天体的发展趋势提出了若干建议。

近地小天体天基监测系统发展研究

针对140米级及以下尺寸近地小天体(NEO)全天区、全时段监测预警的发展需求,由地基设备完成近地小天体发现和编目的系统已无法满足暗弱目标探测、精细多谱段属性测量、全天区可视覆盖和全时段可用等要求,发展天基监测能力,构建天地协同监测系统成为新趋势。文章在调研已入轨/在研典型近地小天体监测系统及技术基础上,按照谱段、口径、视场等主要指标回顾分析其在小行星监测的效能,并对标分析了近地小天体-宽视场红外望远镜(NEOWISE)、近地小天体巡察器(NEO Surveyor)等两型任务,提出我国近地小天体天基监测系统发展目标,梳理提出可见光/红外多谱段大视场载荷、被动深低温制冷等技术发展方向,可为建设近地小天体防御系统提供发展建议。

中国的近地天体搜索计划

无论是病魔来临，还是地震、洪水等发生，抑或是交通事故造成伤亡，人们往往用“祸从天降”表达突如其来的不幸。对于生活在地球上的人类来说，“祸”可能真的会从天而降。6500万年前的恐龙灭绝，1908年6月30日发生在俄罗斯西伯利亚的通古斯大爆炸，科学研究显示，它们的元凶很可能来自“天空”。

人必自助而后天助之——访“苏梅克近地天体奖”获得者叶泉志

2007年3月7日，我国资深天文爱好者陈栋华先生在网上转贴了一份当天的行星学会（The Planetary Soclety）的颁奖公告，2007年“苏梅克近地天体奖”颁奖结果公布，来自中国广东中山大学的18岁学生叶泉志幸运地成为7个获奖人之一。消息经传开，立刻在天文爱好者中引起了很大反响，各大天文论坛的同好们纷纷响叶泉志表示祝贺。

近地天体搜寻——从2018 DH1到2019 OK

一颗叫"OK"的星2019年7月25日,你可能在享受着下午茶的闲暇时光,也可能正在屋里呼呼大睡,然而天文学家却经历了心惊肉跳的一天——一颗小行星,直径接近百米,以24.5公里/秒的速度直奔地球,地球最近距离仅7.4万公里,相当于1/5的地月距离。按说这样一颗小行星应该早被全世界搜寻小行星的望远镜发觉,然而它成功躲过全球几乎所有天文台的"眼睛",直到它临近地球前一天。

中国科学技术大学-中国科学院紫金山天文台2.5米大视场巡天望远镜(墨子巡天望远镜)

中国科学技术大学-中国科学院紫金山天文台2.5米大视场巡天望远镜(即墨子巡天望远镜,WFST)是中国科学技术大学“双一流”学科平台建设项目,双方于2018年3月1日召开望远镜项目预研启动会,2019年7月正式开展望远镜建设,2023年8月望远镜建成并开展调试观测,2023年9月17日望远镜首光仪式暨科学战略研讨会召开,并成功发布仙女座星系图片,标志着望远镜设备基本达到设计标准,已经可以开展天文观测研究。墨子巡天望远镜口径2.5米,采用国际先进的主焦光学系统设计和主镜主动光学矫正技术,可实现3度视场范围内均匀高像质和极低像场畸变成像,配备7.65亿像素大靶面主焦相机,具备大视场、高像质、宽波段的特点。墨子巡天望远镜安置于青海省海西州茫崖市冷湖镇赛什腾山海拔4200米的天文台址,是冷湖天文观测基地首个投入运行并开展天文观测研究的大型设备。墨子巡天望远镜通过获取天体高精度位置和多波段亮度观测数据,监测移动天体和光变天体,高效搜寻和监测天文动态事件,可以在高能时域天文、太阳系天体普查、银河系结构和近场宇宙学等研究领域取得突破性原始创新成果。同时,墨子巡天望远镜将面向国家航天强国战略,开展太阳系近地天体等搜寻与监测研究,服务航天安全和深空探测战略需求。

近地小天体动能撞击器GNC系统设计与仿真研究

近地小天体具有目标特性不明显、发现困难,轨道周期不确定、难以预测等特点。近年来,随着航天技术的持续发展,近地小天体撞击地球风险分析及在轨处置等问题成为了空间科学领域的研究热点。通过动能撞击方式对小天体进行拦截及偏转的模式是在轨应急处置的有效手段,本文对此开展研究,提出了目标识别与制导控制方案,采用基于边缘提取的形心定位方法确定目标视线矢量,采用改进比例导引方法实现对目标的精确撞击,并搭建了半实物仿真平台,对目标识别算法、制导控制算法的有效性进行验证评估。

近地小行星威胁与防御研究现状

近地小行星与地球碰撞虽然罕见但可能会造成灾难性后果。近年来,各国加强了对近地小行星的监控、跟踪力度,并且实施了几次卓有成效的探测任务,如何防御近地小行星威胁的研究越来越多。总结了目前近地小行星的主要观测监视设施和现状,讨论了国际上对小行星威胁的评估情况,分析和评估了目前提出的防御手段的研究现状及其可行性。