直径大于1千米的小行星,撞击地球的能量相当于几百倍全球核武器库的核弹爆炸能量,撞击地球后会诱发气候、生态与环境的剧烈灾变,可导致地球上物种的灭绝。如何减缓、避免近地小行星撞击地球成为国际社会共同面临的一个问题。在2012年国际空间探索协调组会上,经12个成员国协调,将“试验减缓近地小行星撞击地球风险的方法”定为小行星探测的三项基本目的之一。2018年6月,美国白宫发布《国家近地天体预防战略与行动规划》,从国家层面谋划如何提高预防近地天体撞击地球的能力,其中提出要研发偏转来袭近地天体运行轨道的技术,使其远离地球,避免碰撞。2019年6月,“近地小天体调查、防御与开发问题”入选中国科协发布的重大科学问题和工程技术难题。
小行星防御有两个最基本的方式。一是改变小行星轨道使之避开地球;二是使小行星分裂成碎片,然后碎片避开地球或者碎片的破坏性减少到足够小。由于小行星分裂成碎片的过程具有较大的不可预见性,所以在预警时间足够的条件下,改变小行星轨道的方法更为适合。使小行星分裂成碎片的方式只有通过核爆技术实现;而改变小行星轨道的方式从作用时间上区分,可以分为快速防御技术和缓慢防御技术。
快速防御技术指通过航天器与小行星撞击或者在小行星内部、表面、上面爆炸等短期作用方式,改变小行星的速度,从而改变小行星的轨道,主要包括核爆和撞击。撞击适用于尺寸相对较小且预警时间短的小行星,或者尺寸相对较大且预警时间长的小行星;只有核爆适用于尺寸相对较大且预警时间短的小行星。
缓慢防御技术指探测器对小行星产生一个长期的作用力,通过长期综合效果改变小行星速度,进而改变轨道。小行星微小的速度变化随着时间的推移将演变为极大的轨道变化,缓慢防御技术只适用于尺寸小、预警时间长的近地小行星,这类近地小行星的预警时间通常为几年或十几年。常用的缓慢防御技术通常包括拖船、质量驱动、引力牵引、激光剥蚀、太阳光压和离子束牵引等。