人類首個行星防禦措施!NASA決定建造新型太空望遠鏡探測近地小行星

2020-12-08 前瞻網

(圖片：NASA/JPL-Caltech)

在尋找潛在危險小行星的戰鬥中，地球很快就會失去一個關鍵的武器，好在美國宇航局已經決定資助定製一個替代的工具。

NASA希望建造一臺可以用紅外線探測天空的太空望遠鏡，因為對於識別和跟蹤地球附近小行星的計劃來說，這是一項非常緊急的進展。檢測地球附近小行星這項活動是行星防禦的基石，所以NASA的科學任務理事會在預算中為行星防禦專門創建了一個款項，NASA在9月23日宣布，當前財政年對該款項撥款1.5億美元。

科學任務理事會副署長Thomas Zurbuchen在日前於華盛頓舉行的行星科學諮詢委員會會議上說，這一預算項目旨在提高行星防禦的靈活性和響應能力。他說：「我們的目標不是一勞永逸，而是在異常發生的時候做出正確的事情。」

Zurbuchen說，就目前而言，正確的事情就是建造一個能夠探測和跟蹤近地天體的新太空望遠鏡，這個項目將會在NASA噴氣推進實驗室的指導下進行。他還說，新儀器最早可能會在2025年發射升空，但他強調，2025年不是一個官方的目標日期，發射時間將取決於該項目獲得多少資金。

這項新計劃主要基於一個名為NEOCam的項目，這個項目是一個行星防禦界多年來一直在討論的任務概念。此前，NEOCam曾經被正式提議作為一項科學任務，但最終並沒有被選中為撥款對象，Zurbuchen日前稱當時這個決定是「我在工作中犯下的最大錯誤之一」。

當NEOCam計劃第一次被討論的時候，它被當作是一項科學計劃，人們並沒有用行星防禦的角度去看待它。雖然科學角度和行星防禦角度雙方都對小行星感興趣，但它們需要的是不同類型的信息。科學家們想要的是一個統計樣本：他們不需要看到每一顆小行星，他們只是想更好地了解小行星的整體情況。

但行星防禦專家和科學家不一樣：行星防禦專家需要看到每一個感知到的天體，並且知道它們的準確位置和去向。在理想情況下，科學家們還應該知道每一個天體的大小和結構，因為如果一顆小行星確實會對地球造成威脅的話，這些因素將會決定天體撞擊的威力。

幸好，Zurbuchen日前表示，新的預算系統解決了這一個難題，行星防禦再也不會受到科學框架的限制了。他還證實，新的NASA望遠鏡將儘可能地按照NEOCam項目進行。

NEOCam項目本身源於NEOWISE項目，NEOWISE項目是前天體物理學任務「廣域紅外勘測探測器」(Wide-field Infrared Survey Explorer)的後續任務，在2013年，該望遠鏡將其觀察焦點轉向小行星，並更名為NEOWISE，自那以後，該望遠鏡已經發現了數萬顆太空巖石，其中有135顆在地球附近運行。

但NEOWISE在探測小行星方面取得的成功只是因為走運，而不是靠它本身的設計，現在，它的運氣也快要用完了。在今年3月於德克薩斯州伍德蘭舉行的月球與行星科學會議(Lunar and Planetary Science Conference)的媒體簡報會上，曾經在NASA噴氣推進實驗室擔任NEOWISE 任務首席研究員的艾米·邁因策爾(Amy Mainzer)表示：「事實證明，它非常善於捕捉小行星，但捕捉小行星並不是它的設計目的，而且它的壽命也已經接近尾聲了。」

Zurbuchen表示，NEOWISE 任務預計將於2020年年中結束，不過他強調，這只是一個估計時間，該儀器的使用期限可能會更長。

邁因策爾和她的同事們花了8年的時間，去思考應該怎樣利用NEOWISE的遺產來制定一個專門用於發現小行星的後續任務，這意味著後續任務會繼續通過熱紅外線觀測宇宙(熱紅外線是小行星在太陽輻射照射下向外發出的熱量)。這種技術將使得科學家們能夠同時發現反射性小行星和暗淡小行星，這對依賴可見光的探測方法來說是一項改進，因為僅僅依賴可見光的話很難發現暗淡的小行星。

「我們有一句老話——『我們為什麼要搶劫銀行?因為錢都在銀行那裡。』而現在，我們之所以在這些波長中尋找小行星，正是因為能量都在這些波長中。」

但NEOCam項目的設計有一些關鍵的變化，這得益於相機和電子設備多年的發展，它能夠比NEOWISE更快地掃描天空。

最關鍵的是，該裝置將會被安置在一個能夠在地球和太陽的引力之間保持平衡的地方。這個地點比NEOWISE的位置要冷得多，這意味著NEOCam項目不需要攜帶冷卻劑。(當NEOWISE的冷卻劑耗盡時，該儀器失去了測量幾個關鍵波長的能力。)

邁因策爾在談到NEOCam項目時說：「在太空中它只會呆在寒冷黑暗的地方。」該項目主要任務的設計壽命為5年，但團隊認為實際壽命可能會延長兩倍。單單依據Zurbuchen日前的評論，目前還不清楚NASA的新任務將會在多大程度上嚴格遵循NEOCam團隊制定的規範。

不過Zurbuchen證實，新項目的主要任務將持續5年，有可能會可以延長到10年。這種長壽命非常重要：1998年，國會要求NASA在2020年前確定90%直徑至少為469英尺(140米)的近地小行星，但政府沒有提供多少資金來幫助實現這一目標。考慮到目前對地球周圍小行星數量的估計數量，科學家們認為他們已經發現了這個大小範圍內約30%的天體。

而新宣布的這個任務將會大大增加這個數字，特別是在任務早期，在望遠鏡使用升級功能的時候。Zurbuchen說，在五年的工作時長中，該儀器將能夠找到那剩下的65%的天體，如果任務壽命延長的話，它應該能夠在10年內發現90%的近地小行星。

這些探測對行星防禦來說是一種非常重要的補充，Zurbuchen指出，他和NASA局長Jim Bridenstine都認為這是科學和社會價值的重要交叉點。「在這個主題之下，太空會時不時地提醒我們，從歷史和地質的時間尺度上來說，行星防禦都是我們必須要定期關注的事情，」Zurbuchen說。

對於關注行星防禦的科學家來說，新的預算，以及NASA計劃建造一個新太空望遠鏡來支持行星防禦的這個決定無疑是兩個好消息。麻省理工學院的行星科學家理察·賓澤爾(Richard Binzel)在一封電子郵件中說：「對於任何關心人類命運的人來說，美國宇航局開展太空基小行星調查的決心無疑是向前邁出的一大步。和以前光靠運氣不一樣，我們終於可以依靠知識來面對危險的小行星了。」

在日前的會議上，NASA的工作人員證實，這一優先次序是他們自一段時間以來就一直想採取的行動。科學任務理事會(science Mission Directorate)行星科學部主任洛裡·格雷澤(Lori Glaze)說：「我認為這是向前邁進的一大步，這是我們一直想做的事情，看起來我們終於可以說我們已經準備好繼續前進了。」

Zurbuchen則再次 重申了這一觀點：「我花費大量心血的那個項目就是這個。」對於項目最終能夠順利展開他感到非常高興：「趕緊讓這個任務升空吧!」

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