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恐龍為什麼會滅絕?小行星的蹤跡有何秘密?來問問“中國複眼”
2023年02月22日 15:29 來源: 半月談

  恐龍為什麼會滅絕?地球的生命從何而來?小行星的蹤跡有何秘密?位於重慶市兩江新區的深空探測雷達“中國複眼”或許將給出答案。 2022年末,“中國複眼”項目一期正式開機,它利用分佈式雷達體制開展深空探測,拍攝出國內首張月球環形山地基雷達三維圖像。未來,“中國複眼”計劃觀察上億公里外小行星和類地行星,以拓展人類深空觀察的邊界,滿足我國近地小行星撞擊防禦、地月態勢感知等科研需求。

  “中國複眼”“中國天眼”大不同

  “中國複眼”,學名超大分佈孔徑雷達高分辨率深空域主動觀測設施,與大名鼎鼎的“中國天眼”相比,它在構型和功能上有兩大獨特之處。

  中國工程院院士龍騰説,在構型上,射電天文望遠鏡“中國天眼”是一個500米口徑的大天線,而“中國複眼”是由多個小天線構成的一個大天線,就像是昆蟲的複眼一樣。

  北京理工大學重慶創新中心副研究員向寅説:“由於地球重力影響,在物理上建立一個可以全動式的數百米口徑的系統是比較困難的。我們把物理上基本實現不了的大雷達,拆成若干個相對較小的雷達,每個小雷達可以靈活轉動,實現±75°的巡天角度,實現類比於相機廣角觀測的效果。”

  在功能上,“中國天眼”是射電天文望遠鏡,主要接收星體發射出來的信號,它本身並不發射電磁波,而“中國複眼”能自己發射電磁波,探測小行星,並接收自己發射電磁波的回波。龍騰説:“小行星本身不發射電磁波,射電天文望遠鏡看不到。人類要看到小行星,必須主動發射電磁波。”

  “像近地小行星或者類地行星必須通過主動探測照射的方式,獲取經過目標反射得到的信息。”向寅説,“就好比我們在伸手不見五指的黑夜,通過手電筒打出一束波束,來照亮目標,使它被我們觀測到。”

  名副其實的“千里眼”

  作為目前世界上計劃構建的探測距離最遠的雷達,“中國複眼”預期作用距離達到1.5億公里,是名副其實的“千里眼”。它將高分辨率觀測近地/主帶小行星、航天器、月球、金星和火星等類地行星以及木星衛星等深空域目標,滿足近地小行星防禦、空間態勢感知等國家重大需求,並用於地球宜居性、行星形成等前沿科技創新研究。

  據了解,“中國複眼”項目將分三期進行。向寅介紹,一期項目主要為後續的設施建設進行關鍵技術驗證,目前北京理工大學重慶創新中心已經初步完成了一期4部雷達對月球的協同觀測,獲得了月球正表面局部三維雷達圖像,初步驗證了分佈孔徑深空探測雷達技術的可行性,也驗證了對以月球為代表的深空域目標三維雷達成像的可行性。

“中國複眼”項目一期

  該項技術對於多雷達間對齊精度的要求極高,相互之間的對齊精度需毫米級,才能實現精準觀測和三維成像。“我們的觀測和調試將是一個漫長的、不斷精調的過程,接下來,我們會繼續對4部雷達進行精細化調校,拍攝出分辨率和觀測清晰度更高的三維圖片。”向寅説。

  根據計劃,“中國複眼”項目二期工程將在重慶市雲陽縣建設25部30米口徑的高分辨率分佈式雷達,實現千萬公里外的小行星探測,為我國近地小行星撞擊防禦和行星科學研究提供重要支撐。

  “該項目填補了渝東北地區重大科技基礎設施的空白。”雲陽縣縣長李茂濤&&,項目落地後,力爭打造全國乃至全世界一流的科學、科普和科創中心。

  盯住小行星,保衛地球家園

  近幾年,隨着熱門科幻文學及藝術作品深入人心,“地球防禦”等字眼越發為人們所熟知。其實,早在10多年前,包括我國在內的一些國家就着手論證和建設“近地小行星防禦系統”。而其中最重要的一環,就是探測預警。盯住小行星,是“中國複眼”項目的主要任務。

  龍騰説,之所以這麼關注小行星,是因為很多“地球之謎”都與小行星有關,而且,小行星運行態勢關乎全人類的安全,僅在太陽系,就有超過2.5萬顆小行星對地球構成潛在威脅,恐龍滅絕、通古斯大爆炸等事件都被認為與小行星撞擊有關。

  為了守護好地球家園,構建人類命運共同體,國家航天局在2022年4月&&,將着手組建近地小行星防禦系統,共同應對近地小行星撞擊的威脅,為保護地球和人類安全貢獻中國力量。“中國複眼”就是這個小行星防禦系統的重要組成部分。

“中國複眼”項目一期拍攝的月球環形山地基雷達三維圖像

  “防禦小行星,除了預警,還可以通過主動處置干涉的方式,使小行星偏離它的預定軌道,從而和地球的軌道錯開。”向寅介紹,主動處置意味着人類對小行星的軌道,要有精確的測量;對撞擊之後的小行星的軌道變化、甚至是撞擊的殘片的分佈方式,要有精確觀測能力。

  據了解,“中國複眼”項目二期完工之後,能實現對地球潛在威脅小行星750萬公里的探測距離,大約是目前金石雷達系統探測距離的兩倍。向寅&&,三期工程計劃形成一個由上百部雷達組成的科學設施,探測距離將達到1.5億公里,可看到上千萬公里外僅足球大小的小行星的運行軌跡,為人類規避外太空小行星撞擊風險提供更強大的技術支撐。

  半月談記者:吳燕霞

編輯: 陶玉蓮
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