“中國復眼”是由北京理工大學牽頭，在重慶謀劃建設的深空探測雷達，它是世界首部具備三維成像和形變監(jiān)測的深空雷達。完全建成后探測距離可達1.5億公里，能看到億萬公里以外、僅有足球大小的小行星運行軌跡。

龍騰

中國工程院院士、雷達信息處理專家，主要從事空天雷達信息處理的基礎科學研究

服務重大需求 支撐前沿研究

實際上地球處于被小行星包圍的密網之中，小行星對地球生命的進程具有重大影響，比如現(xiàn)在較為公認的恐龍滅絕原因是由小行星所造成?，F(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)2000多顆具有潛在威脅的小行星，這一數(shù)字每年還在以100顆的速度增長。

潛在威脅小行星的定義是在地球750萬公里的軌道之內，直徑大于140米的小行星。它的撞擊威力大于1萬顆廣島原子彈，會造成百萬以上人口的損失。此外還存在3萬顆距離地球4500萬公里的近地小行星，它們的軌道與地球相交也存在撞擊風險。

這些小行星主要來自距地球1.8到4億公里之間的主帶小行星——這是位于木星與火星之間的密集區(qū)域，是近地小行星與潛在威脅小行星的主要來源。

“中國復眼”計劃構建一個大規(guī)模的分布孔徑深空探測雷達，由多個雷達單元構成深空探測裝置以探測和監(jiān)視小行星等深空目標，支撐小行星防御等國家重大任務的實施。對于潛在威脅小行星，我們計劃實現(xiàn)米級的三維成像，對于近地小行星要做到公里級的目標探測；構建全球性能最強的深空探測雷達，以支撐我國實施重大部署和發(fā)展世界前沿科技。

這一項目的研究意義重大，我國已經成立生物探測實驗室并且批復了天問系列的行星探測重大工程。其中天問一號探測火星，天問二號探測小行星和主帶彗星，天問三計劃去火星，天問四計劃去木星。需要盡快打造實驗室的觀測基地，以支持天問系列任務的順利開展。

此外，2005年Science提出125個前沿科學問題，其中多個都與小行星有關。包括行星是如何形成的、地球生命在何處產生、是什么導致物種滅絕等。

小行星是太陽系的古老天體，與行星的形成、生命的起源和物種滅絕密切相關。對于行星形成而言，小行星是記錄行星形成過程的時間膠囊。對于生命起源，小行星可能是地球早期水和有機物的來源。對于物種滅絕，小行星的撞擊可能造成了地球上多次的物種滅絕。

小行星研究可以為研究行星形成、生命起源、物種滅絕等前沿科學問題提供重要支撐。這個項目的研究一方面要服務小行星防御、生物探測等國家重大需求，同時要支撐行星形成、生命起源、物種滅絕等世界前沿的科學研究。

目前已有的天文觀測手段主要包括射電望遠鏡和光學望遠鏡，其中射電望遠鏡的典型代表是Fast天眼，但它是被動接收天體輻射的電磁波，而小行星輻射很微弱無法觀測。光學望遠鏡的主要缺點是分辨率不夠高，難以獲取小行星的形貌。另外測距精度也比較弱，難以快速地精確測距。

深空雷達是通過主動發(fā)射電波，并且接收天體反射波來探測目標的探測裝置。它的優(yōu)勢是可以精確測距，因此能大幅提高小行星的測軌精度，縮短測軌時間；也可以獲取小行星的形狀，其分辨率和飛掠探測器相當。美國在《2023~2032年行星科學與天體生物學十年規(guī)劃白皮書》里提及，雷達是測量近地天體物理和動力學特性最強大的遙感手段。

“眺望”深空面臨的主要挑戰(zhàn)

目前，我國還沒有用于小行星研究的深空探測雷達。全球也只有兩個深空探測雷達，分別是美國阿雷西博（Arecibo）雷達和金石太陽系雷達（Goldstone Solar System Radar，GSSR）。阿雷西博和金石的天線口徑分別為305米和70米，它們都是集中孔徑的雷達體制，用單一的大孔徑天線來進行觀測。

現(xiàn)有深空探測雷達面臨的主要問題包括：第一，成像距離比較近，難以滿足近地小行星的觀測需求；第二，只能進行二維成像，無法獲取三維的形貌精細特征；第三，無法檢測到微變化，目前測量的變化量級是米級的，無法測量厘米級的微變化，而厘米級的微變化對于研究小行星的軌道特性、潮汐特性、結構特性都非常重要。

同時，現(xiàn)有的深空探測雷達因為體積重量大，上面吊裝的天線饋源很重，易損壞且難維修。2019年金石太陽系雷達的發(fā)射機出現(xiàn)故障，在20個月的時間內無法執(zhí)行觀測任務；2020年阿雷西博雷達也因結構斷裂導致徹底退役。