用地面无线电波讯号探测近地小行星内部

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  2022年12月27日,科学家进行一颗小行星反射无线电信号的实验测试,预备用于2029年一颗大的小行星接近地球,到时候它比地球静止轨道卫星还更靠近我们。

  位于美国阿拉斯加州加科纳的高频活跃极光研究计划研究站(High-frequency Active Auroral Research Program research program, 缩写HAARP。)将对一颗直径约152公尺的小行星2010 XC15发送无线电信号,并让新墨西哥州索科罗附近的新墨西哥大学长波阵列(Long Wavelength Array)、和加州毕晓普附近的欧文斯谷无线电波天文台天线阵列(Owens Valley Radio Observatory Long Wavelength Array)接收信号回来。

  这将是第一次借由HAARP来探测小行星。实验计划首席研究员兼美国喷气推进实验室JPL的雷达系统工程师Mark Haynes说:「这次的新尝试,我们要用长波的雷达和无线电波望远镜从地面探测小行星内部。使用比通讯的无线电波更长的波长穿透物体的内部。」

  对于如何防御小行星撞击,更需要先了解小行星的内部,尤其是直径大到对地球具有杀伤力的小行星。

  Haynes说:「如果你知道质量分布,就能更有效地使用撞击器,因为你会知道小行星的何处是最佳撞击点。」

  现在有许多方式可以快速探测小行星,例如确定它们的轨道和形状,获得地表样貌的模拟图。无论是使用光学望远镜,还是深空网路Deep Space Network(DSN)的行星雷达。深空网路是NASA在美国加州、西班牙和澳洲的跨国巨型无线电天线阵列。(编按:另见本馆天文新知介绍,太阳系探测任务的通讯支柱:NASA的深空网路)以往雷达成像研究计划使用的是短波长讯号,这些讯号会被物体反射,提供高品量的地表样貌,但不会穿透物体。

  HAARP将以略高和略低于9.6兆赫兹(每秒960万次)的频率向小行星2010 XC15,以两秒为间隔持续发送重複的讯号。Haynes说:「距离将是一个挑战,因为这颗小行星与地球届时的距离将是月球的两倍。」(编按:另见本馆天象预报,2022/12/28 2010 XC15小行星近地 (近地指数2)

  小行星2010 XC15的测试实验是为了2029年小行星(99942) Apophis将接近地球之故。小行星(99942) Apophis于2004年发现,预计2029年4月13日最接近地球,距离地球约32,186.9公里以内,比人造卫星更靠近地球(地球静止轨道卫星大约在37,014.9公里)。NASA估计这颗小行星的直径大约335公尺,原本以为它会在2068年近地,但经过研究人员更精准地预测它的轨道,后来修正为2029年。

  小行星2010 XC15的测试和 (99942) Apophis在2029年的接近,是科学家研究近地天体的好机会,再加上行星防御也让这项科学研究成为显学。

  Haynes说:「在影响发生之前的时间越长,尝试偏转它的选择就越多。」NASA表示,大约每年会有一颗汽车大小的小行星撞击地球,在到达地球表面之前被大气层燃成火球烧成灰烬。而大约每2,000年就有一颗足球场大小的流星撞击地球,这种会造成很大的伤害。至于大到足以毁灭文明的小行星,每隔几百万年就会撞击地球一次。

  NASA的双小行星改道测试计划Double Asteroid Redirection Test mission,DART于2022年9月26日撞击成功,将小卫星Dimorphos的轨道时间改变了32分钟。

  2022年12月27日的实验可以测试借由长波的无线电讯号探测小行星的可行性,以增进我们对近地天体的了解。Haynes表示:「如果我们能启动地面系统的运作,那么我们就有很多机会了解对这些物体内部的结构。」(编译/台北天文馆潘康娴)

这张示意图显示小行星2010 XC15在2022年12月27日经过地球时的投影路径。 图片来源:NASA/JPL/Caltech
图说:这张示意图显示小行星2010 XC15在2022年12月27日经过地球时的投影路径。 图片来源:NASA/JPL/Caltech

资料来源:Phys.org

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