自发自收电磁波 可观测千万公里外的小行星

本文转自：重庆日报

北京理工大学专家揭秘“中国复眼”——

自发自收电磁波 可观测千万公里外的小行星

“中国复眼”系统组成。（北京理工大学供图）

我国小行星防御任务

我国将实施小行星防御任务，发射航天器主动撞击小行星，改变其轨道

为什么取名叫“中国复眼”？它与“中国天眼”有什么不同？为什么“中国复眼”二期项目选址重庆云阳，建成后它究竟有多厉害……2月14日，由北京理工大学牵头建设的“中国复眼”二期——大规模分布孔径深空探测雷达项目在重庆云阳中洲岛开工建设，重庆日报记者就相关问题采访了北京理工大学教授曾涛，对“中国复眼”进行揭秘。

为什么叫“中国复眼”

多部雷达单元协同观测形似昆虫复眼

“中国复眼”，专业名称为大规模分布孔径深空探测雷达，是由多部雷达单元、同步分发链路和智能控算等子系统组成。其中，每部雷达单元拥有独立的天线孔径、发射机、接收机，而所有雷达单元又通过同步分发链路相连，实现协同观测，形成世界上探测距离最远的雷达。“因形似昆虫复眼，所以我们把它形象地叫作‘中国复眼’。”曾涛说。

他表示，地球处在小行星包围的“密网”之中，小行星对地球生命进程具有重大影响，比如，6500万年前小行星撞击地球曾导致恐龙灭绝。

近年来，小行星与地球碰撞的风险得到社会广泛关注。曾涛介绍，我国高度重视小行星撞击应对问题，将发射航天器主动撞击一颗小行星，改变其轨道，以验证小行星撞击防御的关键技术。要完成这一任务，亟需提升小行星监测预警关键能力。像“中国复眼”这样的行星雷达就是小行星观测的重要地基手段。

与“中国天眼”有何不同

自发自收电磁波可以看到小行星

传统行星雷达采用集中式雷达体制，利用大孔径天线实现远距离观测，雷达天线口径和发射功率均存在物理极限。全球仅有两部行星雷达系统，分别是美国阿雷西博雷达（雷达口径305米，已损毁）和美国金石雷达（雷达口径70米）。

北京理工大学研究团队创新提出了大规模分布孔径深空探测雷达新体制，通过多部雷达单元同步发射电磁波，聚焦于千万公里外的小行星上，并接收天体反射波实现小行星测量，可以极大提升探测距离，并通过智能信息处理方法，测量小行星的三维形貌。

很多人都会问，这跟“中国天眼”——射电天文望远镜FAST有什么不同？

曾涛回答说，首先，“中国天眼”是一个500米口径的大天线，“中国复眼”从构型上就不同；其次，“中国天眼”主要是接收天体发射出来的信号，自身并不发射电磁波。小行星自身几乎不发射电磁波，因此，“中国天眼”并不是用来观测小行星的。“中国复眼”主动发射电磁波，并接收小行星反射回来的电磁波，有可能看到小行星的很多细节信息。

二期项目为何选址云阳

综合各方面的条件比较理想

“中国复眼”项目共分三期开展建设。一期“分布式雷达天体成像测量仪验证试验场”位于重庆两江新区明月山，由4部16米孔径雷达组成，用于验证雷达体制和关键技术可行性，已于2022年12月完成建设，并成功拍摄了我国首幅月球环形山地基三维雷达图像。

此次开建的二期项目位于云阳中洲岛，总占地面积300余亩，将由25部30米孔径雷达组成，可用于近地小行星探测，计划于2025年建成。

那么，为何选址云阳？

“选址要综合地质、水文、气象以及净空等各方面的条件。我们通过多年的调研，包括一些专业的勘测，最后将二期项目落在云阳，这是多种因素综合促成的。”曾涛表示，中洲岛很有特点，比如岛上风很小，这对于分布式雷达很有利，可以降低研制风险；另外，这里常年温差较小，这对于项目施工和后期的设备高精度调试也是有利的。“综合起来看，这里的条件比较理想。”

建成后能看多远

可观测千万公里外、直径只有几十米的小行星

“相对于一期项目来说，二期是真正能够观测小行星的，可以执行很多科学和工程任务，实现业务化的运行。”曾涛表示。

通过突破大口径天线技术、大功率发射机技术、高精度同步技术、智能信息处理技术等多项关键技术，“中国复眼”的设计指标超越了阿雷西博雷达和金石雷达，建成后将是世界上综合性能最强的深空探测雷达，可实现对千万公里外小行星的探测和成像。

“比如千万公里外、直径只有几十米的小行星，如果未来国家要实施这些小行星防御任务，就需要全面了解它的信息，比如它的大小形状、自转速度如何，受到撞击以后轨道会有什么改变等。”他举例说，二期项目建成后，上述信息在一定的观测条件下是可以看到并分析出来的。

二期项目的建设目标实现后，将为三期项目进一步奠定坚实基础。“三期项目计划将雷达单元数量扩展至上百部，让我们的观测距离成倍提升，观测对象极大的扩展，对直径公里级的小行星探测距离达到上亿公里，极大扩展人类雷达深空探测的边界。”曾涛透露。