阿雷西博望遠鏡倒塌,人類將更容易受到太空巖石的襲擊

2020-12-05 騰訊網

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阿雷西博望遠鏡在2017年12月捕獲一顆名為Phaethon的小行星雷達數據

不知危險逼近，或許可以自得其樂；而未雨綢繆可以在危險到來時提高生存機率。但是在行星防禦這方面，不知危險將至，卻是不可避免的一件事。

行星防禦是一門識別和緩解小行星撞擊地球之威脅的藝術。行星防禦所用到的工具之一，叫做行星雷達。行星雷達十分特別，它可以讓科學家更好地觀察附近的天體。位于波多黎各的阿雷西博望遠鏡則是地球上少有的幾個行星雷達之一。今年，阿雷西博曾經歷兩次嚴重的電纜事故。擁有該站點的美國國家科學基金會（NSF）表示，事故之後，望遠鏡的結構十分不穩定，甚至工作人員都無法安全地去評估望遠鏡的狀態。因此NASA決定將該設施退役。

但是，在行星防禦方面，阿雷西博望遠鏡的功勞，無人能及。

「有報導說，『我們還有其他設施可以替代阿雷西博』，但我覺得未必如此。」安妮·沃基說。她曾負責阿雷西博望遠鏡的行星雷達團隊。沃基說：「它並不過時，而且也無法被其他現有的設施輕易取代。」

行星防禦始於發現儘可能多的近地小行星（據NASA稱，到目前為止已經發現2.5萬顆近地小行星），並估測小行星的大小和繞太陽公轉的軌道。阿雷西博望遠鏡未曾在發現小行星的工作中發揮作用；其他可以在可見光和紅外光下觀測大片天空，並有能力捕捉到恆星間突然閃現的亮點的望遠鏡（比如夏威夷的PanSTARRS天文臺），都可以更輕鬆地完成發現小行星的任務。通過這些第一手的觀測，科學家可以標記出最小的小行星和距離地球較遠的小行星，這些行星不足為懼。

但是，軌道靠近地球的更大行星則需要對它們進行進一步的研究。通常，這才是阿雷西博望遠鏡的工作。阿雷西博望遠鏡配備了強大的雷達發射器，發射的光束可以從地球附近的天體表面反射回來。該望遠鏡的大型蝶式天線然後可以捕捉到信號的回波。根據這些數據，科學家可以解密出小行星的位置、大小、形狀和表面狀況等精確細節。

第一時間發現小行星的那些望遠鏡也可以為科學家提供這些數據，來跟蹤太空巖石的軌道。但是行星雷達在發現天體時，可以更快地完成數據收集工作。

有時候，速度就是一切，你需要儘快地計算出小行星的軌道，從而判斷它是否會撞擊地球。

因為有了足夠的警告，人類理論上可以採取一定地措施去避免小行星碰撞——比如將小行星推離軌道或將其擊碎成更小的碎片，減少對地球表面造成的破壞。

如果我們足夠努力，小行星撞擊地球實際上是一個可以預防的自然災害。儘管這種情況鮮有發生，但它其實是可控的，且不像颶風或地震那樣無法避免。

雷達可以更快地提供關於太空巖石的細節，為行星防禦提供信息，包括一些關鍵信息，比如該小行星是單個天體還是偽裝成單個天體的雙子系統。事實證明，有15%的近地小行星都是看似單個天體的雙子系統。很顯然，如果你打算偏轉小行星的軌道，那麼你必須得知道該小行星到底是單個天體還是包含兩個天體。

同樣重要的還有太空巖石的組成成分信息。有些是固態金屬，有些蓬鬆的球體或碎石堆，所以它們的密度存在較大差異。如果這個小行星直衝地球而來，如果你必須偏轉它的軌道，那麼你採取的應對措施將取決於它是一個大密度的小行星還是蓬鬆的小行星。

因此，雷達對於我們的地球非常重要。

當然，阿雷西博望遠鏡並非唯一的雷達設施。但是阿雷西博望遠鏡配備的昂貴技術賦予了它非凡的能力。失去阿雷西博望遠鏡之後，僅存的雷達發射器位於NASA噴氣推進實驗室在加州運營的金石深空通信中心。但是該設施已經肩負了許多其他職責。它是深空網絡的一部分（深空網絡負責在太陽系範圍內與太空飛行器的通訊），同時還承擔著軍事任務。

在安排觀測最近發現的目標時，其他設施都不像阿雷西博那樣地靈活。如果在目標可觀測期間，沒能及時獲得目標的觀測數據的話，你將很快失去觀測的機會。然後，這些小行星在軌道上的不確定性會更高。這種不確定性的區別在於，是擔心太空巖石將撞擊地球，還是確信它不會撞擊地球。

金石的雷達系統靈敏度也比阿雷西博的低了20倍左右，而且兩個系統的觀測空間也不一樣。所以，金石的設施並不能完全取代阿雷西博望遠鏡。

目前也有計劃對西維吉尼亞州的格林班克望遠鏡增加雷達系統。但是即便如此，格林班克望遠鏡也不能取代阿雷西博。格林班克望遠鏡將使用與阿雷西博望遠鏡稍有不同的雷達，而且也更容易受到天氣的影響。

另外，格林班克望遠鏡的光束比較狹窄，這使得格林班克在追蹤小行星時能力有限。如果光束比較狹窄，那麼你得非常清楚雷達的指向。對於狹窄的光束，你沒有辦法四處環視。但是阿雷西博可以更好地追蹤軌道不確定的小行星。

NASA前太空人埃德·盧如今也是一家關注小行星科學和偏移研究的非營利機構B612 Asteroid Institute的執行董事。他說，以上種種因素意味著，失去阿雷西博，讓地球上的行星防禦能力大受打擊。「這對行星防禦而言，是一個巨大的損失。雖然不至於完全失去行星防禦能力，但一定會受到影響。」

當然，還有其他的風險。雷達系統十分複雜，偶爾發生故障也不是沒有可能。但是失去阿雷西博之後，現在我們的系統中沒有任何冗餘。一旦金石的雷達發生故障，我們便無其他系統可替代。如果金石的雷達在錯誤的時間發生故障，失去的機會將永遠失去。

對於行星防禦專家而言，這種風險無異於雪上加霜。新的小行星的發現速度越來越快，等到明年薇拉·魯賓天文臺投入使用時，小行星發現的速度只會越來越快。

說到薇拉·魯賓天文臺，該天文臺發現的小行星數量，將是所有其他望遠鏡發現的十倍還多。我們將有大量新的小行星需要觀測，其中很多將是非常靠近地球的小行星，並且我們也不知道它們會不會撞擊地球。

撞擊的風險不曾有變。但是在發現小行星的能力提高的同時，卻失去了界定小行星的能力，這意味著更大的不確定性。眼下，阿雷西博望遠鏡的雷達能力仍無法被輕易替代。

之前科學家傾向於想辦法修復阿雷西博，重建阿雷西博甚至升級阿雷西博。雖然這需要花很多錢，但是，現在由於沒有儘快投資，阿雷西博望遠鏡倒塌了，我們知道以後總有一天會後悔，但沒想到這天這麼快就到來了。

來源：新浪探索

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