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近地小行星撞击事件处置规则与处置流程

洪宇 陈永强 蔡铤彬 常笑 徐良 景红宝

洪宇, 陈永强, 蔡铤彬, 常笑, 徐良, 景红宝. 近地小行星撞击事件处置规则与处置流程[J]. 空间科学学报, 2024, 44(2): 287-298. doi: 10.11728/cjss2024.02.2023-0064
引用本文: 洪宇, 陈永强, 蔡铤彬, 常笑, 徐良, 景红宝. 近地小行星撞击事件处置规则与处置流程[J]. 空间科学学报, 2024, 44(2): 287-298. doi: 10.11728/cjss2024.02.2023-0064
HONG Yu, CHEN Yongqiang, CAI Tingbin, CHANG Xiao, XU Liang, JING Hongbao. Near-Earth Asteroid Impact Event Disposal Rules and Processes (in Chinese). Chinese Journal of Space Science, 2024, 44(2): 287-298 doi: 10.11728/cjss2024.02.2023-0064
Citation: HONG Yu, CHEN Yongqiang, CAI Tingbin, CHANG Xiao, XU Liang, JING Hongbao. Near-Earth Asteroid Impact Event Disposal Rules and Processes (in Chinese). Chinese Journal of Space Science, 2024, 44(2): 287-298 doi: 10.11728/cjss2024.02.2023-0064

近地小行星撞击事件处置规则与处置流程

doi: 10.11728/cjss2024.02.2023-0064 cstr: 32142.14.cjss2024.02.2023-0064
详细信息
    作者简介:
    • 洪宇:男, 1973年6月出生于陕西省渭南市. 现为宇航动力学国家重点实验室正高级工程师, 主要研究方向为航天测控工程、太空交通管理、外空政策法规等. E-mail: whpcyq_heartgoon@foxmail.com
    • 陈永强:男, 1988年7月出生于甘肃省陇南市. 现为宇航动力学国家重点实验室工程师, 主要研究方向为太空交通管理. E-mail: whpnice@foxmail.com
  • 中图分类号: P353

Near-Earth Asteroid Impact Event Disposal Rules and Processes

  • 摘要: 针对中国近地小行星防御研究在处置规则、协同机制、运行流程等方面存在的不足, 为了应对小行星防御和灾害救援方面不断提升的需求, 提出一种小行星防御仿真推演策略. 根据国内外小行星防御发展现状, 分析了中国小行星防御方面存在的差距. 从机制建立和协同应急处置的角度出发, 分析了国内外小行星防御仿真推演情况. 基于国内外研究现状, 设计了一套小行星防御仿真推演方案, 提出了中国开展小行星防御演练的组织架构, 包括指导层、事件处置层和业务支撑层等三个层次, 为小行星防御演练提供基本的组织支撑; 给出了小行星撞击事件的应急响应机制和一般处置规则设想, 为事件的处置和组织架构中各层次运行提供了规则基础; 初步设计了演练场景, 对机制和规则进行了验证, 为近地小行星防御工作组织及实施提供了参考.

     

  • 图  1  近地小行星防御演练组织架构

    Figure  1.  Organizational structure for the defense drill against near-Earth asteroids

    图  2  小行星防御应急响应机制

    Figure  2.  Asteroid defense emergency response mechanism

    图  3  小行星撞击输入态势

    Figure  3.  Asteroid impact input situation

    图  4  小行星防御偏转方案

    Figure  4.  Asteroid defense deflection scheme

    表  1  小行星撞击所致危害

    Table  1.   Hazards caused by asteroid impacts

    序号等效直径/m灾难等级发生时间间隔/a举例
    1>1000全球性灾难>7000006500万年前的撞击事件
    2140~1000洲际灾难>30000
    350~140大城市级灾难>20001908年俄罗斯通古斯事件
    410~50小城镇级灾难>2002013年车里雅宾斯克事件
    5<10空爆和火流星0.52023年法国2023 CX火流星事件
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    表  2  《近地物体撞击威胁紧急协议报告》行动基准

    Table  2.   Operational benchmarks for the emergency agreement on the threat of near-earth object impacts

    基准 条件分类 具体条件
    严密监视 威胁基准 SMPAG第一等级预警
    时间基准 撞击发生前3年
    在轨处置 威胁基准 50年内发生且概率大于10%
    可行性基准 技术上可行且防御后撞击概率降低, 同时等待精密观测结果将降低防御成功率
    危害基准 撞击造成美国100人以上伤亡, 或撞击损失大于防御成本
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    表  3  历次演练情况

    Table  3.   Overview of previous drills

    演练 预警时间 主题
    2013年TTX-1 1个月  增进联邦应急管理署对小行星撞击事件性质的了解, 并推演在侦测到小行星撞击事件后, 预警的演变过程
    2014年TTX-2 7年  增进各参与机构对威胁小行星的性质和预警演变过程的了解; 分析灾害预警和响应程序的启动条件及使用策略
    2016年TTX-3 4年  增进灾害响应部门对预警信息的特点、演变过程以及影响因素的了解
    2022年TTX-4 6个月  增进参与部门对小行星防御过程的理解; 引导州政府和地方政府参与事后处置程序演练, 并对沟通机制开展测试
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    表  4  第 4次行星防御机构间桌面演练信息

    Table  4.   Information on the fourth inter-agency desktop exercise for planetary defense

    项目 信息
    推演日期 2022年2月23-24日
    概述  由NASA行星防御协调办公室赞助, 多方参与开展一天半的桌面演练, 模拟小行星撞击美国大陆. 重点推演小行星撞击事件的事前预防、处置防护以及灾后救援等多个过程, 从预警、危害建模、在轨处置、灾害救援等多个方面检验和检测事件处置能力
    推演构想  推演始于天文学家发现一颗小行星, 命名为2022 TTX, 可能在6个月后撞击地球. 同时随着推演的展开, 确认这颗小行星将撞击地球, 其大小足以对美国本土造成严重的区域破坏
    参与机构
    与职责
    NASA 行星防御协调办公室  演练过程管理, 以及与FEMA协调
    近地天体研究中心  设计了小行星威胁情景; 为中小企业提供小行星探测、轨道确定和撞击概率等方面的信息
    艾姆斯小行星威胁评估项目  模拟小行星撞击损害效应; 评估小行星撞击造成的损害
    戈达德太空飞行中心  模拟太空任务的发射; 为专家组提供小行星减缓和侦察任务
    应用物理实验室(约翰霍普金斯大学)  跨单位组织、主持和领导演练的规划、执行和文件编制; 为演练提供小行星、洲际弹道导弹(ICBM)缓解和法律/政策影响方面的专家
    劳伦斯·利弗莫尔国家实验室  使用核爆炸装置(NED)模拟小行星
    减缓
    州紧急行动中心  在州一级主持和领导执行
    当地县第一反应社区  在地方一级领导规划和执行
    场景设置 场景1 目标: 测试机构人员对天体撞击威胁和自身职责的理解; 测试各参与单位间信息沟通机制
    时间: 发现目标后的12天至影响前约6个月
    要素: NASA按照预案发布小新星撞击通知, 与此同时社交媒体上开始出现关于小行星撞击的错误信息. 分析解决方案以及使用核爆进行行星防御的国际法和条约考虑约束. NASA GSFC确认偏转方案不可行, 且发射飞跃探测器以及破坏装置的时间不足. 同时公布持续观测能力
    场景2 目标: 检验各参与机构早期的准备活动
    时间: 撞击前2个月
    要素: 社交媒体出现错误信息及应对; 小行星撞击威胁信息进一步明确, 但大小和材质仍然不确定, 威胁评估主要来自可能的地面撞击、爆炸冲击波以及热烧伤, 爆炸半径约160 km
    场景3 目标: 检验州一级的灾害应对准备
    时间: 撞击前6天
    要素: 确定受影响的县市范围; 小行星撞击危害信息基本明确, 受灾人口数十万, 建筑物和基础设施受到爆炸破坏
    场景4 目标: 撞击后的态势分析
    时间: 撞击后几十小时
    要素: 分析撞击对环境造成的影响, 同时协调灾害救援安保等
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    表  5  各阶段阈值设置

    Table  5.   Threshold settings for each stage

    处置 预警 条件 具体条件
    日常编目 蓝色预警 基本条件  10年内撞击概率小于1%
    危害条件  等效直径小于140 m
    严密监视 黄色预警 基本条件  20年内发生且概率大于10%
    危害条件  且等效直径大于30 m
    在轨处置 红色预警 基本条件  50年内发生且概率大于10%
    危害条件  直径大于30 m且撞击人口稠密区; 直径大于140 m且撞击东亚地区; 直径大于300 m且撞击地球任何地区
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-06-08
  • 修回日期:  2023-10-08
  • 网络出版日期:  2024-01-23

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