中国组建近地小行星防御系统 真的只向外看?

中国新闻周刊
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1983年,关于小行星、彗星和流行体的第一次国际会议在瑞典召开。次年,第一架带有CCD感光元件的望远镜开始用于观测小行星和彗星。一组可供对比的数据是,到1980年1月,人类观测到的近地小行星仅有53颗,而据NASA近地天体研究中心最新数据,截至2022年5月,已有28884颗近地小行星被发现,其中直径超过140米的就有1万多颗。

从1995年12月起,NASA喷气推进实验室开启了近地小行星追踪计划(NEAT),该计划获美国空军准许可使用夏威夷海勒卡拉火山的GEODSS望远镜,这台阔视场望远镜是空军用来观测人造卫星的。2001年4月开始,美国加州帕洛马山天文台1.2米口径的塞缪尔·奥斯钦望远镜也加入了这项计划。

尽管NEAT被誉为“最成功的小行星搜索计划之一”,但它仍无法覆盖全天区。美国还有卡特琳娜巡天系统,由NASA资助,美国亚利桑那大学月球和行星实验室负责开发和运营。此外,欧洲天文台、欧南天文台、俄罗斯天文台等也有搜索小行星的项目或计划。

2018年2月,中国作为正式成员加入了由联合国批准成立的国际小行星预警网(IAWN)。目前,紫金山天文台在盱眙观测站的近地天体望远镜是中国贡献共享数据的唯一主干设备,该望远镜有效口径为1.04米,系国内最大、国际第五的施密特型光学望远镜,可观测到直径300米以上的近地小行星,目前已经开展了“中国近地天体巡天”和“盱眙银河系反银心方向数字巡天”两个大型巡天计划。

从南京紫金山脚下沿栈道步行上山,30分钟便可到达位于第三峰顶的紫金山天文台。银色圆顶的天文观测室在连绵的山林中尤为显眼,紫台建成于1934年,标志着中国现代天文学研究的开始。赵海斌1996年从南京大学天文系毕业后便进入了紫台,当时观测用的是紫金山上一架口径40厘米的望远镜,要在露天条件下控制望远镜连续观测几个小时才能曝光出一张底片。那时,一百多公里外的盱眙观测站还在建设中,距离近地天体望远镜链接CCD探测系统并测试成功还要等10年。

今年元旦,盱眙观测站近地天体望远镜巡天时,其计算机自动捕捉程序发现了一颗亮度为20.6等的暗弱移动天体,视运动速度为0.704度/天,比一般小行星快很多。“我们觉得它很特殊,拿到电子图片后很快进行了人工验证。”赵海斌现在是紫台近地天体探测望远镜团组首席研究员,他告诉《中国新闻周刊》,这颗小行星直径约43米,接近半个标准足球场大小,与地球的最小轨道交会距离小于地月距离,不过没有撞击危险。该小行星很快获得了国际小行星中心给予的编号2022 AA,成为2022年人类发现的第一颗近地小行星。

今年3月,赵海斌和中科院复杂航天系统电子信息技术重点实验室研究员李明涛等人在国际行星科学领域期刊《伊卡洛斯》(Icarus)上发文,提出了一个天基监测预警方案。文章提出,地基光学望远镜观测存在盲区,建议将两台望远镜部署在地球领航轨道上,当有小行星从太阳一侧接近地球时,便能及时发出警告。文章还计算出了望远镜的初始轨道,并建立了发现和预警小行星的模型。

“天基与地基可以实现互补。”赵海斌介绍说,地基望远镜虽然工作寿命长,但观测时间和观测天区有限,同时很容易受大气条件制约,而这些短板恰好能被天基望远镜所弥补,天基监测可以实现全天候,且覆盖天区大、观测波段宽。

《中国工程科学》今年第二期杂志刊发的《近地小行星撞击风险应对战略研究》一文指出,在地基观测方面,盱眙观测站近地天体望远镜国际编目贡献率为 0.13%,中国另有32台口径1米以上的望远镜也可兼顾近地天体的监测。而在天基观测方面,中国还没有在轨服役的天基监测预警装备。中国目前还没有自行建立小行星数据库。

一位从事天文探测多年的研究人员解释说,在近地小行星观测研究的国际平台上,98%的贡献来自美国,编目工作自然也由美国主导。未来中国积累了更多数据,才能谈下一步的编目工作。

如何防御

人类对小行星的探究早就不限于观测。早在1996年1月,美国就成功发射了“近地小行星约会”探测器,经过4年的飞行,成功进入“爱神”小行星的轨道进行绕飞,测量小行星的密度、化学成分和磁场,并传回16万张照片与大量珍贵材料。

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