2029年4月13日,危险小行星阿波菲斯(99942 Apophis)将以约3.06万公里的近地轨道飞掠地球,距地球的距离将比地球同步轨道卫星的高度更近。这一极其罕见的天文事件不仅引发全球科学界的高度关注,也带来了前所未有的行星科学研究机遇。中国科学家响应时代号召,正在积极推动“阿波菲斯探测立方星群任务”(Apophis Recon Swarm,简称ARS)的研究与实施,计划利用多颗立方星(CubeSat)小卫星,实现对这颗潜在威胁天体的多次高精度飞掠探测。 阿波菲斯是一颗直径约340米的S型小行星,主要由岩石和金属组成,首次被发现是在2004年。它最初因为轨道不确定性曾被估计在2029年撞击地球的概率高达2.7%,这引发了广泛的国际警觉。不过经过后续观测和轨道修正,科学界已经排除了在未来百年内撞击地球的风险。
尽管如此,阿波菲斯的轨道特性和即将到来的近距离飞掠,让科学家得以近距离观察地球引力对其形态和运动状态的实际影响,具有无可比拟的科学价值。 中国科学界集结了来自北航、清华大学和中山大学等多所顶尖高校的科研力量,合作提出了ARS计划。该计划的核心理念是通过发射一群小型、成本低廉但技术先进的立方星卫星,实现对阿波菲斯的灵活机动式多点探测。立方星搭载的有效载荷将囊括多光谱成像仪、立体表面测绘仪以及微波测距设备。这些探测仪器将从不同角度和距离获取包括表面结构、形态特征、自转状态以及引力场的高分辨率数据。这样的多维度数据整合将大幅提升对小行星内部结构和成分的理解,并为未来的行星防御措施提供科学依据。
立方星群任务最大优势之一是其灵活多变的发射与运行模式。ARS方案支持以星群形式同步发射,或作为护航星随大型探测任务搭载运载火箭,实现经济高效的近地发射。此外,立方星体积小、机动性好,可以针对小行星轨道迅速调整飞行路径,实现针对性强的多次近距离飞越。这种“快速响应”能力对未来可能出现的潜在危机事件具有重要意义,也为行星防御技术的验证和改进建立了理想平台。 目前,中国已经启动了首个本土行星防御任务,预计于2027年前后发射,进一步表明其在小行星监测与防护领域的战略布局。刚刚于2025年5月底成功发射的天问二号,也在逐步推动深空探测和行星科学的跨越发展。
回顾2012年中国嫦娥二号探测器对近地小行星 Toutatis 的飞越,体现了中国在小行星探测领域积累的宝贵经验。ARS计划则是此基础上的创新升级,结合了国际先进的立方星技术和高精度测绘手段。 国际合作是ARS计划的重要目标之一。阿波菲斯飞掠事件吸引了全球多家航天机构的关注。欧洲航天局(ESA)正推进基于赫拉号(Hera)探测器的Ramses计划,对阿波菲斯进行地球引力效应研究。美国的OSIRIS-REx任务扩展计划(OSIRIS-APEX)也计划于近地飞掠期实现对该小行星的探测,尽管其资金前景存在不确定性。
日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)计划将延期的DESTINY+任务安排在2028年飞越另一近地小行星前顺道探测阿波菲斯。2025年4月在东京召开的阿波菲斯T-4年研讨会上,来自不同国家的科学家汇聚一堂,热烈探讨了多方协同的重要性。中国团队通过视频连线主动寻求国际协作,期待通过数据共享和技术互补,提升对小行星科学及防御的全球响应能力。 研究指出,阿波菲斯的近距离飞越不仅是观察地球引力对小行星形态和轨道影响的理想案例,也为检验快速反应遥感任务、验证新型空间探测技术提供空前试验台。立方星群探测的试点经验将有助于未来设立常态化的小天体探测监测网络,尤其是在面对潜在撞击威胁时,能够快速部署且成本可控地获取关键情报,为地球安全构筑坚实屏障。 同时,此次任务对于公众科普和提升行星防御意识也具有积极意义。
阿波菲斯的飞越可用肉眼观测,横跨欧洲、非洲及亚洲部分地区的民众将亲眼见证这一天文奇观。通过立方星群任务获取的详细数据将为科学传播提供丰富内容,激发公众对空间科学的兴趣和支持。 中国科学家的ARS立方星群使命反映了中国在全球行星防御领域日益活跃的角色。随着空间技术的发展,中国正逐步实现从跟跑者到领跑者的转变,将小卫星技术和探测创新结合,打造自主创新的深空探测能力。预计ARS任务若能获得充分资金支持和国际协助,将在2029年阿波菲斯飞掠期间,绽放出耀眼的科研成果,树立中国在行星科学与防御领域的标杆地位。 阿波菲斯任务的成功也将极大推动立方星技术的边界探索。
作为近几十年来卫星小型化趋势的代表,立方星以其成本低、生产快、发射灵活的特点,正成为空间探测的新宠。通过ARM计划和ARS等项目的实践,科学家将破解更多小天体探测的技术难题,包括复杂导航、精密成像和多点数据融合等。面向未来,立方星群有望普及成为行星防御前哨的标准配置,助力人类提前识别和应对各类空间威胁。 展望未来,阿波菲斯飞越不仅是一次简单的天体观测任务,更是跨学科、多国合作、技术创新与太空安全战略融合的典范。中国科学家以开放心态,充分整合国内外资源,致力于推动ARS任务成为21世纪最具影响力的近地小天体探测项目之一。科学数据的不断积累和研判,不仅有助于科学界理解小行星形成演化与地球交互规律,也将为地球文明安全注入坚实保障。
随着阿波菲斯在2029年逐渐逼近,全球航天领域的目光将持续聚焦这颗带有神秘色彩的“混沌之神”小行星。中国立方星群计划作为新时代深空探测的先锋,必将在这一壮观天文事件中发挥关键作用,推动行星科学跃向新的高度,守护地球家园的星际安全。