太阳系是人类太空探索的第一站。对日月星辰的观察和渴望，贯穿了从史前人类到现代文明社会的征途。

特别是航天时代的来临，人类走出地球摇篮，开展了一系列雄心勃勃的探索。如今我们所知道的太阳系，由太阳和诸多较小的天体组成。根据质量、形态等物理性质和轨道特征，这些较小的天体分为行星、矮行星、小天体、奥尔特云等。

随着奥西里斯-REX任务的执行，人们把关注的目光再次投向了小行星。今天我们就来聊一聊什么是小行星？为什么要去探索它们？

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宇宙演化的“活化石”

小行星(asteroid)即属于小天体的一种。在天文学上，使用“小行星”这个名字来指代的，是分布在内太阳系（以木星轨道为界）、围绕太阳运行的太阳系小天体。

太阳系中有海量的小行星，主要分布在火星与木星轨道之间的小行星带和海王星外的柯伊伯带。它们的尺寸在1 m到800 km内，且不易释放出气体和尘埃。天文学家们根据小行星轨道的位置把它们分类为主带小行星、近地小行星、特洛伊小行星、柯伊伯带小行星、半人马小行星等。

相比太阳系的其他天体，小行星具有个头小、数量多、起源悠久等特点。小行星已经发现了100 多万颗，就目前已知的约有20余颗小行星的直径大于200千米，大约99%的小行星的直径小于100千米。单从数量上看，它们绝对是太阳系里的“主要民族”。

大部分小行星都位于火星与木星轨道之间的一片区域，称为“小行星带”。小行星带距离太阳2.1AU～3.3AU。不过小行星带里所有碎石头的总质量加起来，也还比月球质量小得多。从现有观测数据估计，它们的总质量可能只有月球的百分之几。

小行星带

在木星轨道上也发现了上千颗小行星，称为“特洛伊型小行星”。它们聚集在木星的前面和后面，分别与木星、太阳形成一个近似的等边三角形。在天体力学上，这样的轨道能恰好在太阳和木星的引力之间保持稳定。

最早在这里发现的一颗小行星是以《荷马史诗》里特洛伊战争的英雄名字命名。随着发现得越来越多，人们就把它们统称为特洛伊型小行星。特洛伊型小行星的数量远没有主带小行星多，目前只发现了上千颗。

小行星Lutetia

小行星是目前各类天体中唯一可以根据发现者意愿进行提名，并经国际组织审核批准从而得到国际公认的天体。由于小行星命名的严肃性、唯一性和永久不可更改性，能够获得小行星命名成为世界公认的一项殊荣。

小行星的名字由两部分组成：前面一部分是永久编号，后面一部分是一个名字。早在上世纪90年代初，我国就启动了对小行星探测的相关基础和工程技术研究，小行星命名上有了越来越多的中国身影，比如3789 中华(China)、1802 张衡(Zhang Heng)、2045 北京(Peking) 、456677“叶培建星”等。

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探索小行星：认识、防御和发展

▶探索起源奥秘

近年来，小行星探测已成为主要航天国家深空探索领域的重点发展方向之一。小行星、彗星等都是太阳系形成早期残留下来的“碎片”，甚至是形成行星、矮行星的“材料”（一般认为它们的形成早于行星）。

小行星上保存着太阳系形成初期的原始成分，同时可能蕴含着地球生命与水起源的重要线索，是研究太阳系起源和演化历史的重要标本。

有推测认为，小行星带可能是一颗神秘行星的残骸，这颗行星在远古时代遭遇了一次巨大的宇宙碰撞而被摧毁。

▶化解碰撞危机

作为质量和体积更加不起眼的太阳系小天体，小行星大多数会和八大行星一样，在椭圆轨道上围绕着太阳转。然而，这种“循规蹈矩”的模式却时常被打破。

月球上坑坑洼洼、大大小小的环形山，大部分都是小行星的“功劳”，很好地记录了地月间小天体的造访历史。

月球的撞击坑诉说着小行星的造访痕迹

迄今在地球上已经发现了190个陨石坑， 直径从几百米到几十千米，少数超过100 km，年龄从5万年到20亿年，主要分布在北美、欧洲及大洋洲大陆。

在天文学上，规定了近地小行星的概念：距离地球最小距离在0.3 AU (4.5×107km, 1 AU=1.496×108km)范围内的小行星为近地小行星(near Earth asteroid, NEA)。

对于距离地球最小轨道距离在0.05 AU(7.5×106km， 约20倍地月距离)范围内，直径大于140 m的小行星，定义其为对地球构成潜在威胁的近地小行星(potentially hazardous asteroid， 当小行星与地球距离7.5×106km时， 就有可能被地球的强大引力俘获，改变运行轨道奔地球而来直至相撞)，目前已经发现的潜在威胁小行星约占已经发现的近地小行星总数的1/10。

因为这些小行星的存在，地球无时无刻不处于危险之中。小行星撞击地球的危害主要是超高速撞击引起的地震、海啸、环境灾变，以及事件引起民众的恐慌和骚动。其危害程度取决于其穿过大气层后的剩余质量和速度，而这两个参数与小行星初始质量、初始速度、小行星结构以及撞击角度有关。

近地小行星轨道（蓝色）；潜在威胁小行星轨道（红色）；地球轨道（绿色）

小行星超高速进入地球大气层，在大气层中形成极强的高温高压冲击波，先是引起大气分子电离发光，进而在超高速气动力和气动热相互作用下发生爆炸解体。

直径较小的解体碎块会在大气层烧为灰烬；直径较大的解体碎块则会撞击到地球表面， 在短时间内急剧释放其携带的巨大动能。

若撞击发生在陆地，会造成岩石破碎、熔化乃至气化，形成陨石坑， 同时撞击产生的冲击波诱发强烈的地震和海啸，引发森林大火。地表岩石产生的各种气体(如SO2,CO2)、尘埃和森林燃烧的灰烬弥漫充斥整个大气层， 遮住阳光。

若撞击发生在海洋， 则会激起几百米的巨浪和强烈的海啸与地震，沿岸数千千米的地区将沦为一片汪洋。大量的海水蒸发、溅射，大量的海底沉积物与岩石粉尘抛射到平流层中滞留，海洋中大量生物死亡。

历史上，小行星撞击地球事件频发。6500万年前，一颗直径约10到13 km的小行星以约20 km/s的速度撞击在墨西哥尤卡坦半岛，形成直径为198 km的陨石坑, 造成50%到60%地球生物灭绝，被认为是造成恐龙灭绝的原因。

1908年6月30日，一颗直径大约在30到50m的小行星以30到40 km/s的速度撞击地球，在俄罗斯西伯利亚埃文基自治区通古斯河上空发生爆炸，爆炸当量相当于2×1010kg TNT，威力是广岛原子弹的1000倍，超过2000km2的8000万棵树被焚毁。

小行星过境事件时至今日仍会频频发生。天文学家们一直关注着近地小行星。根据国际小行星中心的数据，截至2020年2月，已发现的近地小行星有22268颗，其中直径在1千米以上的有906颗，存在潜在风险的有2073 颗。

当前，通过对巡天观测，不断发现对地球有威胁的小行星，并对其开展监视观测，监视其轨道的变化，进行预警；同时，通过探测器实地考察，研究它们的物理特性、化学组成和轨道演化机制，最终通过各种手段消除它们的潜在威胁。

▶开发矿产与财富

在地球上，小行星撞击地球形成了大量可供开采的金、铁、钻石、煤等矿山。墨西哥尤卡坦半岛直径180 km的希克苏鲁伯撞击坑(Chixulub crater)形成了大型的铜矿床；南非维特握特斯兰德盆地的弗里德佛撞击坑形成了多个大型的金矿床和金伯利型金刚石矿床……

人类发展必将走出地球摇篮，而文明不断扩张意味着海量的资源消耗。小行星已成为继月球后人类太空资源开发利用的主要对象，是未来人类的“战略”资源。

根据光谱类型，科学家将小行星分为C类、S类、M类等。其中，M类小行星的组成物质为金属。在整个太阳系中，M类小行星约占5%左右，它们拥有地球上十分稀缺的金属资源，比如第16号小行星“灵神星”，其直径约为250千米，科学家估算它含有5亿亿吨铁、5000万亿吨镍，还有数亿吨其他多种稀有的金属物质。

未来如果人类将这颗小行星牵引到月球附近进行采矿作业，将有用金属运回地球，其资源价值将非常可观， 能够在载人深空探测、太空产业中作为推进剂和原位利用的原料而发挥重要作用，给人类开展深空探测提供重要跳板，因此已经成为人类太空资源开发利用的主要对象。

小行星基本属于弱引力、无大气环境，随着技术的不断成熟，后续完全可以开展低成本、多次的探测甚至采样返回。这些探测活动同时也将对人类的深空探测技术，包括电推进、轨道精确控制、自主导航、深空通信等起到巨大的牵引作用。

来源/太空梦想