如果一颗小行星冲向地球，最有效的拦截方式是“在公路上逆行”，迎头撞上去。

撞击小行星需要巨大的能量。物体的动能和速度的平方成正比，撞得越快，传递给小行星的能量就越惊人。2022年，美国国家航空航天局（NASA）的DART任务成功把一颗小行星推离了原来的轨道，但它只能从后方顺向追赶目标，撞击速度大约是每秒6千米。

如果能让撞击器反向迎面冲过来，相对速度可以飙升到每秒100千米左右。按一项新研究的估算，每千克撞击器释放的动能，将是DART任务的230倍。

要想在太空中逆行并不容易。从北极上空俯瞰，地球以及绝大多数小行星都在逆时针绕着太阳公转。从地球发射的航天器天生带着顺向速度，想在太空中彻底掉头逆向飞行，所需的能量极其庞大，传统化学燃料火箭哪怕把油箱装满也根本无法实现。

破局的希望落在了太阳帆上。光子打在帆面上能产生微弱却源源不断的推力，而且完全不需要消耗燃料。早在上世纪90年代，意大利工程师詹卡洛·武尔佩蒂（Giancarlo Vulpetti）就提出过一种轨道反转方案：利用太阳帆在轨道上持续反向刹车，抹掉航天器的公转速度，让它被太阳引力拉向近日点；随后在最接近太阳的位置重新借力，顺势弹射进逆行轨道。

这条路线纸面上早就画好了，卡在了帆本身。

传统的反射式太阳帆很难胜任这种极限机动。日本的伊卡洛斯号、美国行星学会研制的光帆2号（LightSail 2），本质上都是巨大的反光镜，光线垂直反射才能获得最大推力。一旦为了转向或刹车而把帆面倾斜到极端角度，朝向太阳的受光面积就会急剧缩水，推进效率大打折扣。

北京航空航天大学张金凯（Jinkai Zhang，音译）领衔的研究团队，在预印本服务器arXiv上提出了一项新方案：让衍射太阳帆来走这条反转路线。

这种新型帆面采用了微结构光学光栅，不需要倾斜帆面，就能把迎面而来的太阳光向侧方衍射偏折。航天器在整个机动过程中，帆面都能保持正对太阳，吸纳最多的阳光，同时将推力输出到侧向。这大幅简化了航天器的姿态控制，也让近日点那一下急转弯有望获得足够的推力。

研究团队模拟了几种太阳帆走这条反转轨道的表现，只有反射型衍射帆走完了全程。其他配置的航天器，有的一头栽进了太阳，有的被甩出了太阳系。

他们接着针对著名的小行星毁神星（Apophis）进行了弹道模拟。这颗直径340米的小行星预计将于2029年4月13日从距离地球仅3.8万千米处掠过，比地球同步轨道上的卫星还近。这次飞掠不会撞上地球，用不着拦截，但毁神星的轨道被研究得很透，正适合当演练靶子。

模拟结果显示，采用衍射太阳帆的撞击器在升空后大约200至300天内，就能完成向太阳深处的借力俯冲与逆向调头，以每秒100千米的速度迎头拦截目标。

相比传统反射式太阳帆，这套方案将飞行时间缩短了将近1年。在面对突如其来的天体威胁时，这省下来的1年，足以决定地球能否避开一场撞击灾难。

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图为光帆2号展开，图源：美国行星学会

信源：Tomaswick, Andy. "How Diffractive Solar Sails Could Stop a Killer Asteroid at 100 Km/s." Phys.org, edited by Gaby Clark, 23 Sept. 2026