06.21 小行星防禦:掃描尋找來自太空的威脅

地球每天都被微小的太空塵埃擊中。稍微大一點的碎片在大氣中燃燒得五顏六色,形成了你在天空中看到的流星。偶爾更大的岩石撞擊大氣層,它們被稱為火球,因為它們燃燒時發出的光特別明亮。每年會撞擊地球幾次,可能會產生一些碎片,供尋找岩石的人尋找。美國國家航空航天局和其他組織定期對天空進行掃描,對任何可能撞擊地球的小天體進行分類。目前還沒有發現迫在眉睫的威脅屍體,但很明顯,遲早地球會被一些大的東西擊中。這些組織正在積極研究保護地球免受小行星、流星或彗星撞擊的最佳方法。美國宇航局近地天體研究中心和國際小行星警告網絡列出了最近的“近地觀測”。

小行星防禦:掃描尋找來自太空的威脅

這張圖顯示了所有潛在危險的小行星(以及它們的軌道路徑)環繞地球(不是按比例),截至2013年科學家們已經計算出超過1400顆潛在危險的小行星。圖片:NASA/JPL-Caltech

小行星主要指的是小而多岩石的天體。彗星含有更多的冰,也會對地球造成威脅。在碎片進入我們的大氣層之前,它們被稱為流星體。在它們在大氣中的路徑中,它們被稱為流星。如果這些碎片中的任何一個到達地面,這些碎片被稱為隕石。在地球上尋找隕石的最佳地點是南極洲,因為冰層使它很容易看到碎片,而地面沒有像典型的城市地區或森林那樣受到干擾。流星和小行星之間的區別有點模糊,1961年國際天文學聯合會(命名空間物體的官方機構)說,流星比小行星小得多,但比原子大。

加州大學洛杉磯分校(University of California, Los Angeles)的地球物理學家艾倫魯賓(Alan Rubin)領導的一篇2010年發表的《流星學和行星科學》(Meteoritics and planet Science)論文提出,流星的大小限制在1米左右。較小的天體在靠近地球或撞向地球時才會被發現,這是很常見的,因為地球的望遠鏡網絡是專門用來觀測大得多的小行星的。這就是為什麼在2018年6月,一個被稱為2018洛杉磯的6英尺(2米)高的岩石被發現僅僅幾個小時後就在大氣中焚化了。由於它們的尺寸和低反射率以及望遠鏡的時間有限,要跟蹤這些天體也很困難。

據《新聞週刊》報道,在2018年5月中旬,哈佛-史密森天體物理學中心的天文學家們在2013年至2016年間發現了超過17000顆小行星,其中大約有11%——900顆接近地球的小行星。換句話說,在第一次發現之後,科學家們就不知道這些小行星下一步的去向了。在2017年,科學家證實了第一顆星際小行星,被稱為1I/2017 U1 'Oumuamua。這隻闖入者迅速地穿過我們的太陽系,以其獨特的路徑顯示它的起源。科學家們繼續對這些數據進行後續研究,比如2018年的一項研究顯示,“Oumuamua正在翻筋斗”。

表徵威脅

很明顯,即使是小天體也會構成威脅,2013年這顆小行星在俄羅斯車里雅賓斯克上空毫無預警地解體,直徑約為56英尺(17米),打碎了玻璃,造成數百人受傷。1908年一個大約130英尺(40米)高的物體在西伯利亞上空爆炸,將超過825平方英里(2137平方公里)的樹木夷為平地。大約5萬年前,在人類文明開始之前,一塊大約150英尺(46米)寬的岩石撞擊了現在的亞利桑那州。它留下了流星坑,現在大約有0.7英里(1.2公里)寬。更大的碰撞發生在很久以前。6600萬年前,一顆直徑約6英里(10公里)的隕石將恐龍滅絕,在墨西哥留下了一個110英里(180公里)的隕石坑,被稱為希克蘇魯伯隕石坑。但與2014年發現的另一個影響因素相比,這是微不足道的。

小行星防禦:掃描尋找來自太空的威脅

2013年2月一顆65英尺(20米)寬的小行星在俄羅斯城市車里雅賓斯克上空毫無預警地爆炸,在冬日的天空中閃耀著一道超明亮的軌跡。圖片:Neuromainker via YouTube/Screenshot by Irene Klotz for Discovery News

在地殼中形成的岩石表明,一種可能的撞擊物直徑為23到36英里(37到58公里),在32.6億年前,也就是生命進化後的幾百萬年,撞擊了地球。美國宇航局從20世紀70年代開始跟蹤近地天體。它的目標是找到至少有幾十米大小的物體,“如果這些物體在沒有預警的情況下襲擊地球上人口稠密的地區,可能會造成重大傷害。國會在1994年指示NASA找到至少90%的直徑大於1公里(0.62英里)的潛在危險的近地天體,這是NASA在2010年完成的。國會還在2005年要求美國宇航局找到至少90%的潛在危險的近地天體,這些近地天體的大小在140米(460英尺)以上。

預計在2020年完成,多個媒體報道顯示美國宇航局將錯過最後期限由於資金的挑戰,儘管美國宇航局指出其發現的步伐正在加速由於更好的天文臺NASA在2014年創建了一個行星防禦協調辦公室一年之後車里雅賓斯克,更好地協調努力,以回應一個監察長辦公室報告。其他的太空機構,如歐洲航天局也有自己的辦公室,不同的國家經常互相合作。NASA與合作伙伴定期進行“桌面”演習(比如2017年的那次),以模擬威脅小行星並做出適當反應。

掃描天空

美國國家航空和宇宙航行局與幾次空中勘測合作,以保持一份潛在危險物體的清單。其中包括卡特琳娜天空調查(亞利桑那大學),泛斯塔爾斯(夏威夷大學),林肯近地小行星研究或線性(麻省理工學院)和太空觀察(亞利桑那大學)。這些天文臺不斷提升自己的能力,試圖捕捉更弱的小行星。小行星也可以通過一些望遠鏡在太空中觀測到,但最常用的一種叫做NEOWISE。這是廣角紅外線探測望遠鏡(WISE)的新任務,該望遠鏡於2009年發射,2013年從冬眠中甦醒,搜尋小行星。該望遠鏡預計將一直運行到2018年,屆時它的軌道與太陽的夾角將非常明亮,以至於無法搜尋小行星。

小行星防禦:掃描尋找來自太空的威脅

歐洲航天局(European Space Agency)領導的“小行星撞擊與偏轉評估”(AIDA)任務是一個藝術家的概念,目的是有意撞擊小行星,並測試可以保護地球的偏轉能力。圖片:ESA

在2018年4月該任務發佈了第四年的調查數據,包括關於788個近地天體和136顆彗星的信息。一項名為“近地物體照相機”(NEOCam)的後續行動計劃於2021年提出,但它在其他任務中失敗了。NEOCam公司又獲得了一年的資助,可能會參與未來的任務提案。美國國家航空航天局承認,近地小行星約有三分之二的數量尚不清楚,因此類似新墨西哥州的任務可能會有所幫助。美國宇航局的其他任務也在尋求接近小行星以更好地描述它們的組成。最近的一些例子:“黎明”號探測器在2011年到2012年間訪問了小行星灶神星,現在從2015年起一直在穀神星(一顆矮行星)上運行。

OSIRIS-REx(起源、光譜解釋、資源識別、安全、雷格里斯探險家)在2018年前往小行星Bennu執行一次採樣返回任務,該任務將於2023年返回地球。此外NASA還使用了其他太空機構任務中訪問過的小行星的數據,如日本的Hayabusa(已完成)和Hayabusa 2(正在進行中)。一些計劃中的任務會在小行星上採取更大膽的步驟。美國國家航空和宇宙航行局此前曾研究過小行星重定向任務(ARM)的概念,該任務是讓一個機器人將一個小物體送入月球軌道,供宇航員研究。為了支持月球和火星的長期太空探索政策,ARM被放棄了。NASA、歐洲航天局(European Space Agency)和其他合作伙伴計劃進行一項名為AIDA的任務,即小行星撞擊和偏差評估。我們的目標是利用動能碰撞器改變小行星Didymos軌道上的一個小衛星的路徑。

歐空局宣佈,2016年將不會為ExoMars(一個漫遊者)提供更多的預算空間,但NASA仍在繼續研究其部分任務。(歐空局也表示希望以後以某種形式參與。)一個動能碰撞器(也許裡面有一顆核彈)會使軌道偏轉,用宇宙飛船緩慢地拉動小行星,用太陽熱重新引導它,或者用激光轟擊它。這只是一個想法。目前正在研究哪種小行星偏轉技術是最好的。最好的方法取決於許多因素,如成本、小行星組成、影響時間和技術成熟度。這些領域正在進行研究;2007年,美國國家航空和宇宙航行局表示,非核動力衝擊器擁有最成熟的技術。在2018年,一群美國科學家和工程師提出了一項名為HAMMER的早期任務,該任務將使用核彈頭來分解大型小行星,或將它們移離軌道。


分享到:


相關文章: