近地小行星（NEA），作为一类与地球轨道交汇距离不足4500万公里的太空访客，其潜在威胁不容忽视。迄今，天文学界已编录超过三万颗此类天体，其中明确标示为潜在撞击风险的达2400余颗，对人类社会的安全与稳定构成了潜在挑战。

随着天文观测技术的飞速发展，人类对近地小行星的认知不断深化。截至目前，已确认的近地小行星数量超过三万，其中直径超过1公里的“巨无霸”有852颗，而直径在140米以上的小行星更是多达10490颗。

值得注意的是，尽管大尺度小行星的发现率趋于饱和，但针对更小尺寸（尤其是140米及以下）的监测仍存在显著盲区，这意味着实际的撞击风险可能比现有数据所揭示的更为严峻。因此，加强近地小行星的持续监测与深入研究，对于提升人类应对潜在太空威胁的能力至关重要。那么，面对如此庞大的小行星威胁，应该如何防御？

近年来，近地小行星（NEA）的研究与防御逐渐成为全球科学界及社会公众关注的焦点。随着，2013年俄罗斯车里雅宾斯克的NEA撞击事件不仅导致严重的社会恐慌，也引发了各国对于小行星防御研究的紧迫性。

在小行星处置技术方面，目前的手段可分为即时作用和长期作用两种类型。即可作用的手段包括核爆和动能撞击，已有较高的成熟度，NASA等机构已开展相关使命。而长期作用手段则包括附着推离、离子束推离、质量驱动、引力牵引、太阳光压及激光烧蚀等技术，目前大多数仍处于研究阶段。这些手段各有优劣，未来的防御方案可能会结合多种技术，以应对不同类型的小行星威胁。

对小行星防御可行性的分析以偏转小行星轨道为任务目标，确定防御成功的标准为小行星与地球之间的最小距离增加两个地球半径。在这一框架下，研究者对小行星的大小、材质、密度、运行轨道及预警时间等多个工况进行了详细分析，并配置不同防御方法的参数进行计算。

计算结果表明，离子束推离的效果在所有手段中表现最优，而引力牵引手段在大尺寸小行星的处置上也具有明显优势。此外，质量驱动技术展现出优异的效果，而太阳光压的费效比则较高，仅在某些特定情境下显得尤为有效。整体来看，目标小行星的尺寸越大，其偏转效果便越不明显，这意味着技术的选择需考虑小行星的具体特性。

为有效应对NEA的潜在威胁，关键技术的需求分析显得尤为重要。这些需求主要包括两个方面：首先是近地小行星轨道的高精度测定与预报技术，其次是针对在轨小行星的处置效能评估技术。此外，还需针对轨道设计与快速转移进行相应的技术研发。这些共性关键技术与专有关键技术的突破，必将为全球的小行星防御体系奠定坚实的基础，为保护地球免受小行星威胁提供可靠保障。

关于小行星的防御，科学家将防御成功的判据定义为：在给定的预警期内，目标小行星和地球的最小距离增加了2个地球半径(约12800 km)。那么，关于小行星防御的可行性有哪些维度研究？

维度一：小行星尺寸评估

截至目前，我们已成功探测到超过90%的直径超过1公里的近地小行星，且这些天体目前对地球不构成直接安全威胁。相比之下，尺寸较小的小行星对地球的危害性显著降低，因此，针对其执行专门的在轨处理任务的必要性尚需细致探讨。为全面分析，我们依据等效直径将小行星划分为1公里、350米、140米和50米四种代表性尺寸进行深入研究。

维度二：小行星成分分析

基于现有的近地小行星光谱分类数据，C类与S类小行星在观测中占据主导地位。鉴于此，我们从小行星的材质角度出发，将研究聚焦于C类和S类小行星的两种典型工况，以更精确地模拟和预测其物理特性。

99942 阿波菲斯（假设 C 类）与地球之间在处置前后的最近距离的变化

C类小行星

物质成分：C类小行星主要富含碳质和有机成分，其反照率相对较小。这类小行星的数量约占已发现小行星总数的75%，是太阳系中最常见的小行星类型之一。

光谱特征：C型小行星的光谱在小于0.55微米的紫外部分有较弱至中等的吸收，而在大于0.55微米的部分则相对平缓无特征。这种光谱特性反映了其碳质和有机物的组成。

分布：C类小行星常见于小行星主带的中部和外侧，这些区域距离太阳相对较远，温度较低，有利于碳质和有机物的保存。

动能撞击处理四颗目标小行星（假设为 C 级）前后离地球最近距离的变化。

S类小行星

物质成分：S类小行星主要由硅酸盐组成，其反照率相对较高。这类小行星的数量约占已发现小行星总数的17%，是继C类小行星之后的第二大类群。

光谱特征：S型小行星的光谱在小于0.7微米的部分有陡峭的上升斜率，显示出强烈的反射特性；而在大于0.75微米的部分则有中等至较强的吸收，特别是在1微米和2微米附近有明显的吸收特征，这些与硅酸盐矿物（如橄榄石和辉石）的光谱特征相吻合。

分布：S类小行星主要分布在小行星主带的内侧，距离太阳较近，这使得其表面温度较高，硅酸盐矿物得以稳定存在。

维度三：密度特性探讨

小行星的密度范围广泛，普遍介于1至5克/厘米³之间，且C类与S类小行星在密度上展现出显著的个体差异。为了科学合理地评估不同密度对小行星在轨处理策略的影响，我们选取了这两类小行星密度的平均值——1.4克/厘米³和2.69克/厘米³，作为分析的关键参数。

维度四：轨道特性与具体目标

小行星的在轨行为与其运行轨道紧密相关，为确保分析结果的实用性和可靠性，我们针对不同尺寸的小行星选择了具体的代表性目标进行深入研究。具体而言，1公里级小行星以2022AP7为例，350米级选用99942 Apophis，140米级则以2011AG5为代表，而50米级小行星则聚焦于2015MB54。

维度五：预警时间框架

预警时间的长短是评估小行星防御策略有效性的关键要素。为贴近实际情况，我们设定了四个预警时间节点：即时预警（7天）、短期预警（5年）、中期预警（15年）以及长期预警（50年），以此全面探讨不同预警时间下的应对策略与效果。

近地小行星存在的潜在威胁以及有效的防范技术，引发了科学界的广泛关注。未来的研究与技术开发将直接关系到人类的安全与生存，期待在相关领域取得更大的进展与突破。

参考文献：近地小行星防御可行性研究 (sciengine.com)