Asteroidnedslagsförutsägelse
Asteroidnedslagsförutsägelse är förutsägelsen av datum och tider för asteroider som träffar jorden , tillsammans med placeringen och svårighetsgraden av nedslagen.
Processen för att förutse påverkan följer tre huvudsteg:
- Upptäckt av en asteroid och första bedömning av dess omloppsbana som i allmänhet baseras på en kort observationsbåge på mindre än 2 veckor.
- Följ upp observationer för att förbättra omloppsbestämningen
- Beräknar om, när och var omloppsbanan kan korsa jorden någon gång i framtiden .
Dessutom, även om det inte är en strikt del av förutsägelseprocessen, när en effekt har förutspåtts måste ett lämpligt svar göras.
De flesta asteroider upptäcks av en kamera på ett teleskop med ett brett synfält . Programvara för bildskillnad jämför en ny bild med tidigare bilder från samma del av himlen, och upptäcker objekt som har flyttats, blivit ljusare eller dykt upp. Dessa system får vanligtvis några observationer per natt, som kan kopplas till en mycket preliminär omloppsbestämning . Detta förutsäger ungefärliga positioner under de närmaste nätterna, och uppföljning kan sedan utföras av vilket teleskop som helst som är kraftfullt nog att se det nyupptäckta objektet. Beräkningar av omloppsskärningar utförs sedan av två oberoende system, ett ( Sentry ) som drivs av NASA och det andra ( NEODyS ) av ESA .
Nuvarande system upptäcker bara ett ankommande objekt när flera faktorer är helt rätt, främst närmanderiktningen i förhållande till solen, vädret och månens fas. Resultatet är en låg total framgångsgrad (cirka 1%) vilket är värre ju mindre föremålen är. Ett fåtal nästan misstag av medelstora asteroider har förutspåtts år i förväg, med en liten chans att faktiskt träffa jorden, och en handfull små verkliga stötar har framgångsrikt upptäckts timmar i förväg. Alla de senare drabbade vildmarken eller havet och skadade ingen. Majoriteten av påverkan sker av små, oupptäckta föremål. De träffar sällan ett befolkat område, men kan orsaka omfattande skada när de gör det. Prestanda förbättras när det gäller att upptäcka mindre objekt när befintliga system uppgraderas och nya kommer på nätet, men problemet med den döda fläcken som alla nuvarande system möter runt solen kan bara övervinnas med ett dedikerat rymdbaserat system eller genom att upptäcka objekt på ett tidigare närma sig jorden många år innan en potentiell påverkan.
Historia
1992 rekommenderade en rapport till NASA en samordnad undersökning (döpt till Spaceguard ) för att upptäcka, verifiera och tillhandahålla uppföljningsobservationer för jordkorsande asteroider . Denna undersökning skalades för att upptäcka 90 % av alla föremål större än en kilometer inom 25 år. Tre år senare rekommenderade ytterligare en NASA-rapport sökundersökningar som skulle upptäcka 60–70 % av de korta, jordnära objekten större än en kilometer inom tio år och få 90 % fullständighet inom ytterligare fem år.
1998 antog NASA formellt målet att senast 2008 hitta och katalogisera 90 % av alla jordnära objekt (NEO) med diametrar på 1 km eller större som skulle kunna representera en kollisionsrisk för jorden. Metriken på 1 km diameter valdes efter att omfattande studier indikerade att en påverkan av ett föremål som är mindre än 1 km kan orsaka betydande lokal eller regional skada, men det är osannolikt att orsaka en världsomspännande katastrof. Effekten av ett föremål som är mycket större än 1 km i diameter kan mycket väl resultera i världsomspännande skador upp till, och potentiellt inklusive, utrotning av mänskligheten . NASA-åtagandet har resulterat i finansieringen av ett antal NEO-sökansträngningar, som gjorde avsevärda framsteg mot målet på 90 % vid måldatumet 2008 och som också producerade den första framgångsrika förutsägelsen någonsin om en asteroidnedslag (4-meters 2008 TC 3 upptäcktes 19 timmar före nedslaget). Upptäckten 2009 av flera NEOs med en diameter på cirka 2 till 3 kilometer (t.ex. 2009 CR 2 , 2009 HC 82 , 2009 KJ , 2009 MS och 2009 OG ) visade dock att det fortfarande fanns stora föremål att upptäcka.
Tre år senare, 2012, upptäcktes den lilla asteroiden 367943 Duende och förutspåddes framgångsrikt vara på nära men icke-krockande närmande till jorden igen bara 11 månader senare. Detta var en förutsägelse av landmärke eftersom objektet endast var 20 m × 40 m , och det övervakades noga som ett resultat. På dagen för sin närmaste inflygning och av en slump närmade sig en mindre asteroid också jorden, oförutsedd och oupptäckt, från en riktning nära solen. Till skillnad från 367943 Duende var den på kollisionskurs och den träffade jorden 16 timmar innan 367943 Duende passerade och blev Chelyabinsk-meteoren . Det skadade 1 500 människor och skadade över 7 000 byggnader, vilket ökar profilen för farorna med även små asteroidnedslag om de inträffar över befolkade områden. Asteroiden beräknas ha varit 17 meter bred.
I april 2018 uttalade B612 Foundation "Det är 100 procent säkert att vi kommer att träffas [av en förödande asteroid], men vi är inte 100 procent säkra på när." Också 2018 fysikern Stephen Hawking , i sin sista bok Brief Answers to the Big Questions , en asteroidkollision som det största hotet mot planeten. I juni 2018 varnade USA:s nationella vetenskaps- och teknikråd för att Amerika är oförberedt på en asteroidnedslagshändelse, och har utvecklat och släppt den nationella handlingsplanen för beredskapsstrategi för nära jordens objekt för att bättre förbereda sig.
Upptäckt av jordnära asteroider
Det första steget i att förutsäga nedslag är att upptäcka asteroider och bestämma deras banor. Att hitta svaga jordnära objekt mot de mycket fler bakgrundsstjärnorna är mycket en nål i en höstackssökning . Det uppnås genom himmelundersökningar som är utformade för att upptäcka asteroider nära jorden. Till skillnad från de flesta teleskop som har ett smalt synfält och hög förstoring, har undersökningsteleskop ett brett synfält för att skanna hela himlen på en rimlig tid med tillräcklig känslighet för att fånga upp de svaga jordnära objekten de letar efter. för.
NEO- fokuserade undersökningar återbesöker samma område av himlen flera gånger i följd. Rörelse kan sedan detekteras med hjälp av bildskillnadstekniker . Allt som rör sig från bild till bild mot bakgrund av stjärnor jämförs med en katalog över alla kända objekt, och om det inte redan är känt rapporteras det som en ny upptäckt tillsammans med dess exakta position och observationstid . Detta tillåter sedan andra observatörer att bekräfta och lägga till data om det nyupptäckta objektet.
Katalogisering kontra varningsundersökningar
Asteroidundersökningar kan klassificeras som antingen katalogiseringsundersökningar , som använder större teleskop för att mestadels identifiera större asteroider långt innan de kommer särskilt nära jorden, eller varningsundersökningar, som använder mindre teleskop för att mestadels leta efter mindre asteroider inom flera miljoner kilometer från jorden. Katalogeringssystem fokuserar på att hitta större asteroider år i förväg och de skannar himlen långsamt (i storleksordningen en gång per månad), men djupt. Varningssystem fokuserar på att skanna himlen relativt snabbt (i storleksordningen en gång per natt). De kan vanligtvis inte upptäcka objekt som är lika svaga som katalogiseringssystem, men de kommer inte att missa en asteroid som dramatiskt ljusnar under bara några dagar när den passerar mycket nära jorden. Vissa system kompromissar och skannar himlen ungefär en gång i veckan. [ citat behövs ]
Katalogiseringssystem
För större asteroider (> 100 m till 1 km tvärs över) baseras förutsägelsen på katalogisering av asteroiden, år till århundraden innan den kan påverka. Denna teknik är möjlig eftersom deras storlek gör dem ljusa nog att ses på långt avstånd. Deras banor kan därför mätas och eventuella framtida effekter förutsägas långt innan de närmar sig jorden. Denna långa varningsperiod är viktig eftersom en kollision från ett 1 km objekt skulle orsaka skador över hela världen och det skulle behövas cirka ett decennium av ledtid för att avleda det bort från jorden. Från och med 2018 är inventeringen nästan komplett för de kilometerstora objekten (cirka 900) som skulle orsaka global skada, och cirka en tredjedel komplett för 140 meter långa objekt (cirka 8500) som skulle orsaka stora regionala skador. Katalogeringens effektivitet begränsas något av det faktum att en del av föremålen har gått förlorade sedan de upptäcktes, på grund av otillräckliga observationer för att exakt bestämma deras banor. [ citat behövs ]
Varningssystem
Mindre jordnära objekt uppgår till miljoner och påverkar därför jorden mycket oftare, men uppenbarligen med mycket mindre skada. De allra flesta förblir oupptäckta. De passerar sällan tillräckligt nära jorden för att de blir tillräckligt ljusa för att observera, och därför kan de flesta bara observeras när de befinner sig inom flera miljoner kilometer från jorden. De kan därför vanligtvis inte katalogiseras i god tid och kan bara varnas för, några veckor till dagar i förväg. Detta är alldeles för sent för att avleda dem bort från jorden, men det är tillräckligt med tid för att mildra konsekvenserna av påverkan genom att evakuera och på annat sätt förbereda det drabbade området. Varningssystem kan också upptäcka asteroider som framgångsrikt har katalogiserats som existerande, men vars omloppsbana är otillräckligt bestämd för att tillåta en förutsägelse av var de befinner sig nu.
Nuvarande mekanismer för att upptäcka asteroider vid inflygning är beroende av markbaserade teleskop med breda synfält. De kan för närvarande övervaka himlen högst varannan natt, och missar därför de flesta av de mindre asteroiderna som är tillräckligt ljusa för att upptäcka i mindre än två dagar. Sådana mycket små asteroider påverkar jorden oftare än större, men de gör liten skada. Att missa dem får därför begränsade konsekvenser. Mycket viktigare är att markbaserade teleskop är blinda för de flesta asteroider som påverkar planetens dagsida och kommer att missa även stora . Dessa och andra problem innebär att väldigt få effekter förutsägs framgångsrikt (se §Det nuvarande systemets effektivitet och §Förbättra effektprognosen ) .
Undersökningar
De huvudsakliga NEO-fokuserade undersökningarna listas nedan, tillsammans med framtida teleskop som redan är finansierade.
Ursprungligen var alla undersökningar samlade i en relativt liten del av norra halvklotet. Detta innebar att omkring 15 % av himlen vid extrem sydlig deklination aldrig övervakades, och att resten av den södra himlen observerades under en kortare säsong än den norra himlen. Dessutom, eftersom mörkretimmar är färre på sommaren, innebar bristen på en balans mellan undersökningar mellan norr och söder att himlen skannades mer sällan under den norra sommaren. ATLAS-teleskopen som nu fungerar vid South African Astronomical Observatory och El Sauce-observatoriet i Chile täcker nu denna lucka i den sydöstra delen av världen. När det väl är klart Large Synoptic Survey Telescope att förbättra den befintliga täckningen av den södra himlen. 3,5 m Space Surveillance Telescope , som ursprungligen också befann sig i sydvästra USA , demonterades och flyttades till västra Australien 2017. När det är färdigt bör detta också förbättra den globala täckningen. Bygget har försenats på grund av att den nya platsen ligger i en cyklonregion , men slutfördes i september 2022.
| Undersökning | Teleskopets diameter ( m ) | Antal teleskop | Dags att skanna hela synliga himlen (när det är klart) | Begränsande magnitud | Hemisfär | Aktivitet | Årliga toppobservationer | Undersökningskategori |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ATLAS | 0,5 | 2 | 2 nätter | 19 | Nordlig | 2016 – nutid | 1,908,828 | Varningsundersökning |
| 0,5 | 2 | 1 natt | 19 | Sydlig | 2022 – nutid | NA | Varningsundersökning | |
| Catalina Sky Survey | 1.5 | 1 | 30 nätter | 21.5 | Nordlig | 1998–nutid | se Mount Lemmon Survey | Katalogiseringsundersökning |
| 0,7 | 1 | 7 nätter | 19.5 | Nordlig | 1998–nutid | 1,934,824 | Katalogiseringsundersökning | |
| 0,5 | 1 | ? | ? | Sydlig | 2004–2013 | 264,634 | Varningsundersökning | |
| Kiso observatorium | 1,05 | 1 | 0,2 nätter (2 timmar) | 18 | Nordlig | 2019 – nutid | ? | Varningsundersökning |
|
Stort synoptiskt undersökningsteleskop |
8.4 | 1 | 3–4 nätter | 27 | Sydlig | 2022 | NA | Både |
| Lincoln jordnära asteroidforskning | 1.0 | 2 | ? | ? | Nordlig | 1998–2012 | 3,346,181 | Katalogiseringsundersökning |
| Lowell Observatory Near-Earth-Object Search | 0,6 | 1 | 41 nätter | 19.5 | Nordlig | 1998–2008 | 836,844 | Katalogiseringsundersökning |
| Mount Lemmon Survey | 1,52 | 1 | ? | ~21 | Nordlig | 2005–nutid | 2,920,211 | Katalogiseringsundersökning |
| Asteroidspårning nära jorden | ? | 2 | ? | ? | Nordlig | 1995–2007 | 1 214 008 | Katalogiseringsundersökning |
| NEOSM | 0,5 | 1 | ? | ? | SEL1 | 2026 | NA | Katalogiseringsundersökning |
| NEO Survey Telescope | 1 | 1 | 1 natt | 21 | Nordlig | 2022 | NA | Varningsundersökning |
| NYHET | 0,4 | 1 | ~6 månader | ~22 | Jordens bana | 2009 – nutid | 2,279,598 | Katalogiseringsundersökning |
| Pan-STARRS | 1.8 | 2 | 30 nätter | 23 | Nordlig | 2010 – nutid | 5,254,605 | Katalogiseringsundersökning |
| Rymdövervakningsteleskop | 3.5 | 1 | 6 nätter | 20.5 | Nordlig | 2014–2017 | 6,973,249 | Varningsundersökning |
| Sydlig | 2022-nutid | NA | Varningsundersökning | |||||
| Rymdklocka | 1.8 | 1 | ? | ? | Nordlig | 1980–1998 | 1,532,613 | Katalogiseringsundersökning |
| 0,9 | 1 | ? | 22 | |||||
| Zwicky Transient Facility | 1.2 | 1 | 3 nätter | 20.5 | Nordlig | 2018 – nutid | 483,822 | Varningsundersökning |
ATLAS
ATLAS, "Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System" använder fyra 0,5-meters teleskop belägna vid Haleakala och Mauna Loa på två av Hawaiiöarna , ett vid South African Astronomical Observatory och ett i Chile. Med ett synfält på 30 kvadratgrader vardera övervakar teleskopen den observerbara himlen ner till skenbar magnitud 19 med 4 exponeringar varje natt. Undersökningen har varit fullt operativ med dessa två teleskop sedan 2017, och 2018 fick NASA-finansiering för ytterligare två teleskop. Båda är belägna på södra halvklotet. De förväntades ta 18 månader att bygga. Deras södra platser ger täckning av de 15 % av himlen som inte kan observeras från Hawaii, och i kombination med det norra halvklotet ger teleskopen non-stop täckning av den ekvatoriala natthimlen (den sydafrikanska platsen är inte bara på det motsatta halvklotet, utan även på en motsatt longitud). Det fullständiga ATLAS-konceptet består av åtta 50-centimeters diameter f/2 Wright - Schmidt-teleskop , spridda över hela jordklotet för full natthimmel och 24h/24h täckning.
Catalina Sky Survey (inklusive Mount Lemmon Survey)
1998 tog Catalina Sky Survey (CSS) över från Spacewatch i att kartlägga himlen för University of Arizona . Den använder två teleskop, ett 1,5 m Cassegrain-reflektorteleskop på toppen av Mount Lemmon (även känt som en undersökning i sin egen rätt, Mount Lemmon Survey ), och ett 0,7 m Schmidt - teleskop nära Mount Bigelow (båda i Tucson, Arizona) område i sydvästra USA ) . Båda platserna använder identiska kameror som ger ett synfält på 5 kvadratgrader på 1,5 m teleskopet och 19 kvadratgrader på Catalina Schmidt. Cassegrain-reflektorteleskopet tar tre till fyra veckor att övervaka hela himlen och upptäcker föremål som är svagare än skenbar magnitud 21,5. 0,7 m-teleskopet tar en vecka att slutföra en undersökning av himlen och detekterar objekt som är svagare än skenbar magnitud 19. Denna kombination av teleskop, ett långsamt och ett medium, har hittills upptäckt fler objekt nära jorden än någon annan enskild undersökning. Detta visar behovet av en kombination av olika typer av teleskop.
CSS brukade inkludera ett teleskop på södra halvklotet, Siding Spring Survey . Verksamheten upphörde dock 2013 efter att finansieringen avvecklades.
Kiso Observatory (Tomo-e Gozen)
Kiso-observatoriet använder ett 1,05 m Schmidt- teleskop på Mount Ontake nära Tokyo i Japan . I slutet av 2019 lade Kiso-observatoriet till ett nytt instrument till teleskopet, "Tomo-e Gozen", designat för att upptäcka snabbt rörliga och snabbt föränderliga objekt. Den har ett brett synfält (20 kvadratgrader ) och avsöker himlen på bara 2 timmar, mycket snabbare än någon annan undersökning från och med 2021. Detta placerar den rakt av i kategorin varningsundersökning. För att skanna himlen så snabbt, fångar kameran 2 bilder per sekund, vilket innebär att känsligheten är lägre än andra teleskop i meterklass (som har mycket längre exponeringstider), vilket ger en begränsande magnitud på bara 18. Men trots att det inte är det förmågan att se mörkare objekt som kan upptäckas av andra undersökningar, möjligheten att skanna hela himlen flera gånger per natt gör att den kan upptäcka snabbrörliga asteroider som andra undersökningar missar. Den har upptäckt ett betydande antal jordnära asteroider som ett resultat (se till exempel Lista över asteroidnära närmander till jorden 2021 ) .
Stort synoptiskt undersökningsteleskop
Large Synoptic Survey Telescope (LSST) är ett reflekterande teleskop för bredfältsundersökning med en 8,4 meter primär spegel, för närvarande under uppbyggnad på Cerro Pachón i Chile . Den kommer att övervaka hela den tillgängliga himlen var tredje natt. Vetenskapsverksamheten ska börja 2022. Genom att skanna himlen relativt snabbt men också kunna upptäcka objekt ner till skenbar magnitud 27, borde det vara bra på att upptäcka närliggande snabbt rörliga objekt samt utmärkt för större långsammare objekt som för närvarande är längre bort .
Jordnära objektövervakningsuppdrag
Ett planerat rymdbaserat 0,5 m infrarött teleskop utformat för att kartlägga solsystemet för potentiellt farliga asteroider . Teleskopet kommer att använda ett passivt kylsystem, så till skillnad från sin föregångare NEOWISE kommer det inte att drabbas av prestandaförsämring på grund av att kylvätskan tar slut. Den har dock fortfarande en begränsad uppdragslängd eftersom den behöver använda drivmedel för att hålla omloppsstationer för att behålla sin position vid SEL1 . Härifrån kommer uppdraget att söka efter asteroider dolda från jordbaserade satelliter av solens bländning. Den är planerad att lanseras 2026.
NEO Survey Telescope
Near Earth Object Survey TELescope ( NEOSTEL ) är ett ESA- finansierat projekt som börjar med en första prototyp som för närvarande är under uppbyggnad. Teleskopet är av en ny "fly-eye"-design som kombinerar en enda reflektor med flera uppsättningar optik och CCD:er, vilket ger ett mycket brett synfält (cirka 45 kvadratgrader ). När det är färdigt kommer det att ha det bredaste synfältet av något teleskop och kommer att kunna övervaka större delen av den synliga himlen på en enda natt. Om den första prototypen lyckas planeras ytterligare tre teleskop att installeras runt om i världen. På grund av den nya designen är storleken på den primära spegeln inte direkt jämförbar med mer konventionella teleskop, utan motsvarar ett konventionellt 1-meters teleskop.
Själva teleskopet ska vara färdigt i slutet av 2019, och installationen på Mount Mufara, Sicilien, ska vara klar 2020 men flyttades tillbaka till 2022.
NYHET
Wide-field Infrared Survey Explorer är ett rymdteleskop med 0,4 m infraröd våglängd som lanserades i december 2009 och placerades i viloläge i februari 2011. Det återaktiverades 2013 specifikt för att söka efter jordnära objekt under NEOWISE- uppdraget . Vid detta skede hade rymdfarkostens kryogena kylvätska tagit slut och därför kunde endast två av rymdfarkostens fyra sensorer användas. Även om detta fortfarande har lett till nya upptäckter av asteroider som inte tidigare setts från markbaserade teleskop, har produktiviteten sjunkit avsevärt. Under sitt toppår när alla fyra sensorerna var i drift WISE 2,28 miljoner asteroidobservationer. Under de senaste åren, utan kryogen, gör NEOWISE vanligtvis cirka 0,15 miljoner asteroidobservationer årligen. Nästa generation av infraröda rymdteleskop har designats så att de inte behöver kryogen kylning.
Pan-STARRS
Pan-STARRS , "Panoramic Survey Telescope And Rapid Response System", består för närvarande (2018) av två 1,8 m Ritchey–Chrétien-teleskop belägna vid Haleakala på Hawaii . Den har upptäckt ett stort antal nya asteroider, kometer , variabla stjärnor , supernovor och andra himmelska objekt. Dess primära uppdrag är nu att upptäcka jordnära objekt som hotar nedslagshändelser , och det förväntas skapa en databas med alla objekt som är synliga från Hawaii (tre fjärdedelar av hela himlen) ner till skenbar magnitud 24. Pan-STARRS NEO undersökning söker igenom hela himlen norr om deklinationen −47,5. Det tar tre till fyra veckor att överblicka hela himlen.
Rymdövervakningsteleskop
Space Surveillance Telescope (SST) är ett 3,5 m teleskop som upptäcker, spårar och kan urskilja små, obskyra föremål, i djup rymd med ett brett synfältssystem . SST-fästet använder en avancerad servokontrollteknik, som gör den till ett av de snabbaste och smidigaste teleskopen i sin storlek. Den har ett synfält på 6 kvadratgrader och kan skanna den synliga himlen i 6 klara nätter ner till skenbar magnitud 20,5. Dess primära uppdrag är att spåra skräp från omloppsbanan. Den här uppgiften liknar den att upptäcka jordnära asteroider och den är därför kapabel till båda.
SST:en utplacerades initialt för testning och utvärdering vid White Sands Missile Range i New Mexico . Den 6 december 2013 tillkännagavs att teleskopsystemet skulle flyttas till Naval Communication Station Harold E. Holt i Exmouth, Western Australia . SST flyttades till Australien 2017, fångade första ljuset 2020 och efter ett två och ett halvt års testprogram togs i drift i september 2022.
Rymdklocka
Spacewatch var en tidig himmelundersökning som fokuserade på att hitta asteroider nära jorden, grundad 1980. Den var den första som använde CCD- bildsensorer för att söka efter dem, och den första som utvecklade programvara för att upptäcka rörliga objekt automatiskt i realtid . Detta ledde till en enorm produktivitetsökning. Före 1990 gjordes några hundra observationer varje år. Efter automatisering ökade den årliga produktiviteten med en faktor 100, vilket ledde till tiotusentals observationer per år. Detta banade väg för de undersökningar vi har idag.
Även om undersökningen fortfarande är i drift, ersattes den 1998 av Catalina Sky Survey. Sedan dess har man fokuserat på att följa upp upptäckter genom andra undersökningar, snarare än att göra nya upptäckter själv. Det syftar särskilt till att förhindra att högprioriterade PHO:er går förlorade efter upptäckten. Undersökningsteleskopen är 1,8 m och 0,9 m. De två uppföljningsteleskopen är 2,3 m och 4 m.
Zwicky Transient Facility
Zwicky Transient Facility (ZTF) togs i drift 2018 och ersatte den intermediate Palomar Transient Factory (2009–2017). Den är designad för att upptäcka transienta objekt som snabbt ändrar ljusstyrka och rörliga objekt, till exempel supernovor , gammastrålningskurar , kollisioner mellan två neutronstjärnor , kometer och asteroider . ZTF är ett 1,2 m teleskop som har ett synfält på 47 kvadratgrader , utformat för att avbilda hela norra himlen på tre nätter och skanna Vintergatans plan två gånger varje natt till en begränsande magnitud av 20,5. Mängden data som produceras av ZTF förväntas vara 10 gånger större än sin föregångare.
Följ upp observationer
När en ny asteroid väl har upptäckts och rapporterats kan andra observatörer bekräfta fyndet och hjälpa till att definiera omloppsbanan för det nyupptäckta objektet. International Astronomical Union Minor Planet Center (MPC) fungerar som det globala clearinghuset för information om asteroidbanor. Den publicerar listor över nya upptäckter som behöver verifieras och som fortfarande har osäkra banor, och den accepterar de resulterande uppföljningsobservationerna från hela världen. Till skillnad från den första upptäckten, som vanligtvis kräver ovanliga och dyra bredfältsteleskop, kan vanliga teleskop användas för att bekräfta objektet eftersom dess position nu är ungefär känd. Det finns mycket fler av dessa runt om i världen, och även en välutrustad amatörastronom kan bidra med värdefulla uppföljningsobservationer av måttligt ljusstarka asteroider. Till exempel, Great Shefford Observatory i amatören Peter Birtwhistles bakträdgård skickar vanligtvis tusentals observationer till Minor Planet Center varje år. Icke desto mindre har vissa undersökningar (till exempel CSS och Spacewatch) sina egna dedikerade uppföljningsteleskop.
Uppföljningsobservationer är viktiga eftersom när en himmelundersökning har rapporterat en upptäckt kanske den inte kommer tillbaka för att observera objektet igen på dagar eller veckor. Vid det här laget kan den vara för svag för att den ska kunna upptäcka den, och riskerar att bli en förlorad asteroid . Ju fler observationer och ju längre observationsbåge , desto större noggrannhet har omloppsmodellen . Detta är viktigt av två skäl:
- för överhängande påverkan hjälper det att göra en bättre förutsägelse av var påverkan kommer att inträffa och om det finns någon risk att träffa ett befolkat område.
- för asteroider som kommer att missa jorden den här gången, ju mer exakt omloppsmodellen är, desto längre in i framtiden kan dess position förutsägas. Detta gör det möjligt att återhämta asteroiden vid dess efterföljande inflygningar, och nedslag kan förutsägas år i förväg.
Uppskattning av storlek och påverkans svårighetsgrad
Att bedöma storleken på asteroiden är viktigt för att förutsäga svårighetsgraden av nedslaget, och därför de åtgärder som måste vidtas (om några). Med bara observationer av reflekterat synligt ljus av ett konventionellt teleskop kan objektet vara allt från 50 % till 200 % av den uppskattade diametern, och därför allt från en åttondel till åtta gånger den uppskattade volymen och massan. På grund av detta är en viktig uppföljningsobservation att mäta asteroiden i det termiska infraröda spektrumet (infraröd med lång våglängd), med hjälp av ett infrarött teleskop . Mängden värmestrålning som avges av en asteroid tillsammans med mängden reflekterat synligt ljus möjliggör en mycket mer exakt bedömning av dess storlek än bara hur ljus den ser ut i det synliga spektrumet. Tillsammans med hjälp av termiska infraröda och synliga mätningar kan en termisk modell av asteroiden uppskatta dess storlek inom cirka 10 % av den verkliga storleken.
Ett exempel på en sådan uppföljningsobservation var för 3671 Dionysus av UKIRT , världens största infraröda teleskop vid den tiden (1997). Ett andra exempel var 2013 års ESA Herschel Space Observatory uppföljningsobservationer av 99942 Apophis , som visade att den var 20 % större och 75 % mer massiv än tidigare uppskattat. Sådana uppföljningar är dock sällsynta. Storleksuppskattningarna för de flesta jordnära asteroider baseras endast på synligt ljus.
Om objektet upptäcktes av ett infrarött undersökningsteleskop initialt, kommer en exakt storleksuppskattning redan att finnas tillgänglig, och infraröd uppföljning kommer inte att behövas. Men inget av de markbaserade undersökningsteleskopen som listas ovan fungerar vid termiska infraröda våglängder. NEOWISE - satelliten hade två termiska infraröda sensorer men de slutade fungera när kryogenet tog slut. Det finns därför för närvarande inga aktiva termiska infraröda himmelundersökningar som fokuserar på att upptäcka objekt nära jorden. Det finns planer på ett nytt rymdbaserat termiskt infrarött undersökningsteleskop, Near-Earth Object Surveillance Mission, som ska lanseras 2025.
Konsekvensberäkning
Minsta omloppsskärningsavstånd
Minsta omloppsskärningsavstånd (MOID) mellan en asteroid och jorden är avståndet mellan de närmaste punkterna i deras banor . Den här första kontrollen är ett grovt mått som inte tillåter en förutsägelse av nedslag, utan baseras enbart på omloppsparametrarna och ger ett initialt mått på hur nära jorden asteroiden kan komma. Om MOID är stort kommer de två objekten aldrig nära varandra. I det här fallet, om inte asteroidens omloppsbana störs så att MOID reduceras någon gång i framtiden, kommer den aldrig att påverka jorden och kan ignoreras. Men om MOID är liten är det nödvändigt att utföra mer detaljerade beräkningar för att avgöra om en påverkan kommer att inträffa i framtiden. Asteroider med en MOID på mindre än 0,05 AU och en absolut magnitud ljusare än 22 kategoriseras som en potentiellt farlig asteroid .
Projicera in i framtiden
När den ursprungliga omloppsbanan är känd kan de potentiella positionerna prognostiseras flera år in i framtiden och jämföras med jordens framtida position. Om avståndet mellan asteroiden och jordens centrum är mindre än jordens radie förutsägs en potentiell påverkan. För att ta hänsyn till osäkerheterna i asteroidens omloppsbana görs flera framtida projektioner (simuleringar). Varje simulering har något olika parametrar inom osäkerhetsområdet. Detta gör att en procentuell chans för påverkan kan uppskattas. Till exempel, om 1 000 simuleringar utförs och 73 resulterar i en påverkan, skulle förutsägelsen vara en 7,3 % chans att påverka.
NEODYS
NEODyS (Near Earth Objects Dynamic Site) är en tjänst från Europeiska rymdorganisationen som tillhandahåller information om objekt nära jorden. Den är baserad på en kontinuerligt och (nästan) automatiskt underhållen databas över asteroidbanor nära jorden. Webbplatsen tillhandahåller ett antal tjänster till NEO-gemenskapen. Huvudtjänsten är ett effektövervakningssystem (CLOMON2) av alla jordnära asteroider som täcker en period fram till år 2100.
NEODyS-webbplatsen innehåller en risksida där alla NEO:er med sannolikhet att träffa jorden mer än 10–11 från och med nu till 2100 visas i en risklista. I tabellen över risklistan är NEO:erna indelade i:
- "speciell", vilket var fallet med (99942) Apophis
- "observerbara", objekt som för närvarande är observerbara och som kritiskt behöver en uppföljning för att förbättra sin omloppsbana
- "möjlig återhämtning", objekt som inte är synliga för närvarande, men som är möjliga att återhämta inom en snar framtid
- "förlorade", objekt som har en absolut magnitud (H) som är ljusare än 25 men som är praktiskt taget förlorade och deras omloppsbana är för osäker; och
- "små", föremål med en absolut magnitud svagare än 25; även när de är "försvunna", anses de vara för små för att resultera i kraftiga skador på marken (även om Chelyabinsk-meteoren skulle ha varit svagare än så här).
Varje objekt har sin egen impactor-tabell (IT) som visar många parametrar som är användbara för att fastställa riskbedömningen.
Sentry-prediktionssystem
NASA: s Sentry System skannar kontinuerligt MPC-katalogen över kända asteroider och analyserar deras banor för eventuella framtida effekter. Liksom ESA :s NEODyS ger den en lista över möjliga framtida effekter, tillsammans med sannolikheten för var och en. Den använder en något annorlunda algoritm än NEODyS , och ger därför en användbar korskontroll och bekräftelse.
För närvarande förutsägs inga nedslag (den enskilt högsta sannolikhetspåverkan som för närvarande listas är ~7 m asteroid 2010 RF 12 , som kommer att passera jorden i september 2095 med endast 10 % förutspådd chans att påverka; dess storlek är också tillräckligt liten för att någon skada från en kollision skulle vara minimal).
Impact sannolikhetsberäkningsmönster
Ellipserna i diagrammet till höger visar den förutsagda positionen för en exempelasteroid vid närmaste inflygning till jorden. Till en början, med bara några få asteroidobservationer, är felellipsen mycket stor och inkluderar jorden. Ytterligare observationer krymper felellipsen, men den inkluderar fortfarande jorden. Detta höjer den förutspådda kollisionssannolikheten, eftersom jorden nu täcker en större del av felområdet. Slutligen, ännu fler observationer (ofta radarobservationer, eller upptäckt av en tidigare iakttagelse av samma asteroid på arkivbilder) krymper ellipsen och avslöjar att jorden är utanför den mindre felregionen, och nedslagsannolikheten är då nära noll.
För asteroider som faktiskt är på väg att träffa jorden, slutar den förutspådda sannolikheten för nedslag aldrig att öka när fler observationer görs. Detta från början mycket liknande mönster gör det svårt att snabbt skilja mellan asteroider som kommer att befinna sig miljontals kilometer från jorden och de som faktiskt kommer att träffa den. Detta gör det i sin tur svårt att bestämma när man ska larma eftersom det tar tid att få mer säkerhet, vilket minskar den tid som finns tillgänglig för att reagera på en förutspådd påverkan. Men att slå larm för tidigt riskerar att orsaka ett falskt larm och skapa en Boy Who Cried Wolf- effekt om asteroiden faktiskt missar jorden. NASA kommer att larma om en asteroid har en större chans än 1 % att drabbas.
I december 2004, när Apophis beräknades ha en 2,7 % chans att påverka jorden den 13 april 2029, hade osäkerhetsområdet för denna asteroid krympt till 82 818 km.
Svar på förutspådd påverkan
När en påverkan väl har förutspåtts måste den potentiella svårighetsgraden bedömas och en åtgärdsplan utformas. Beroende på tidpunkten för påverkan och den förväntade svårighetsgraden kan detta vara så enkelt som att ge en varning till medborgarna. Till exempel, även om den var oförutsedd, upptäcktes 2013 års inverkan i Chelyabinsk genom fönstret av läraren Yulia Karbysheva. Hon ansåg att det var klokt att vidta försiktighetsåtgärder genom att beordra sina elever att hålla sig borta från rummets fönster och att utföra en manöver med anka och täck . Läraren, som blev stående, var allvarligt skärrad när explosionen kom och fönsterglas skar av en sena i hennes ena arm och vänstra lår , men ingen av hennes elever, som hon beordrade att gömma sig under sina skrivbord, fick rivsår. Om effekten hade förutspåtts och en varning hade getts till hela befolkningen, skulle liknande enkla försiktighetsåtgärder ha kunnat minska antalet skador avsevärt. Barn som inte gick i hennes klass skadades.
Om en mer allvarlig påverkan förutsägs, kan reaktionen kräva evakuering av området, eller med tillräcklig ledtid tillgänglig, ett undvikandeuppdrag för att stöta bort asteroiden. Enligt expertutlåtanden i USA:s kongress 2013 skulle NASA kräva minst fem års förberedelser innan ett uppdrag för att fånga upp en asteroid kunde lanseras, vilket demonstrerades genom att kinetiskt avleda en mindre planetmåne , icke-farlig NEO- asteroid kallad Dimorphos med hjälp av rymdfarkosten Dart . Efter en tio månader lång resa till Didymos-systemet kolliderade stötkroppen med Dimorphos den 26 september 2022 med en hastighet av cirka 15 000 miles per timme (24 000 kilometer i timmen). Kollisionen minskade framgångsrikt Dimorphos omloppsperiod runt Didymos med 32 ± 2 minuter.
Det nuvarande systemets effektivitet
Effektiviteten av det nuvarande systemet kan bedömas på flera sätt. Diagrammet nedan illustrerar antalet framgångsrikt förutspådda nedslag varje år jämfört med antalet oförutsedda asteroidnedslag som registrerats av infraljudssensorer utformade för att upptäcka detonation av kärntekniska enheter . Det visar att framgångsfrekvensen ökar över tid, men att de allra flesta fortfarande saknas.
- Framgångsrikt förutspådda effekter
- Oförutsedda effekter
Ett problem med att bedöma effektiviteten på detta sätt är att de missade asteroiderna tenderar att vara små. Att sakna små asteroider är oviktigt eftersom de i allmänhet gör mycket liten skada (den medelstora oförutsägda Chelyabinsk-meteoren är ett anmärkningsvärt undantag). Det är dock mycket problematiskt att missa en stor asteroid som drabbar dagsidan. För att bedöma effektiviteten för att upptäcka större asteroider behövs ett annat tillvägagångssätt.
Ett annat sätt att bedöma effektiviteten är att titta på varningstider för asteroider som inte påverkade jorden, men som kom ganska nära. Om man tittar på asteroider som kom närmare än månen , visar diagrammet nedan hur långt före närmaste inflygning asteroiderna först upptäcktes. Till skillnad från faktiska asteroidnedslag där det, genom att använda infraljudssensorer, är möjligt att bedöma hur många som inte upptäcktes, finns det ingen grundsanning för nära ansatser. Tabellen nedan inkluderar därför ingen statistik för asteroider som inte upptäcktes helt. Det kan dock ses att ungefär hälften av asteroiderna som upptäcktes inte upptäcktes förrän efter att de hade passerat jorden. Det vill säga, om de hade varit på en nedslagsbana, skulle de ha varit oupptäckta före nedslaget. Detta inkluderar större asteroider som 2018 AH , som inte upptäcktes förrän 2 dagar efter att den hade passerat, och uppskattas vara cirka 100 gånger mer massiv än Chelyabinsk-meteoren .
- Upptäckt > 1 år i förväg
- Upptäckt > 7 veckor i förväg
- Upptäckt > 1 vecka i förväg
- Upptäckt upp till 1 vecka i förväg
- < 24 timmars varning
- Ingen varning
Det är värt att notera att antalet upptäckter ökar i takt med att fler undersökningsplatser kommer på nätet (till exempel ATLAS 2016 och ZTF 2018), och att ungefär hälften av detekteringarna görs efter att asteroiden passerat jorden. Diagrammen nedan visualiserar varningstiderna för närflygningarna som anges i stapeldiagrammet ovan, efter storleken på asteroiden istället för året de inträffade i. Storlekarna på sjökorten visar de relativa storlekarna på asteroiderna i skalen. Som jämförelse visas också den ungefärliga storleken på en person. Detta är baserat på den absoluta magnituden för varje asteroid, ett ungefärligt mått på storlek baserat på ljusstyrka.
Abs Magnitude 30 och högre
(storlek på en person för jämförelse)
|
|
|
| 2000–2009 | 2010–2019 |
|---|
Magnitude 29–30
|
|
|
| 2000–2009 | 2010–2019 |
|---|
Absolut magnitud 28–29
|
|
|
| 2000–2009 | 2010–2019 |
|---|
Absolut magnitud 27–28
|
|
|
| 2000–2009 | 2010–2019 |
|---|
Absolut magnitud 26–27
(trolig storlek på Chelyabinsk-meteoren )
|
|
|
| 2000–2009 | 2010–2019 |
|---|
Absolut magnitud 25–26
|
|
|
| 2000–2009 | 2010–2019 |
|---|
Absolut magnitud mindre än 25 (störst)
|
|
|
| 2000–2009 | 2010–2019 |
|---|
Det kan ses att sedan de första åren av 2000-talet har det skett en betydande förbättring av förmågan att förutsäga större asteroider, där vissa nu katalogiseras (förutspås mer än 1 år i förväg), eller har användbara tidiga varningstider (längre än en vecka).
En sista statistik som kastar lite ljus över det nuvarande systemets effektivitet är den genomsnittliga varningstiden för en asteroidnedslag. Baserat på de få framgångsrika förutspådda asteroidnedslagen är den genomsnittliga tiden mellan första upptäckt och nedslag för närvarande cirka 4 timmar. Notera dock att det finns en viss fördröjning mellan den första observationen av asteroiden, datainlämning och de uppföljande observationerna och beräkningarna som leder till att en förutsägelse av nedslag görs.
Förbättra effektförutsägelse
Förutom de redan finansierade teleskopen som nämns ovan, har två separata tillvägagångssätt föreslagits av NASA för att förbättra förutsägelsen av påverkan. Båda metoderna fokuserar på det första steget i förutsägelse av nedslag (upptäcka jordnära asteroider) eftersom detta är den största svagheten i det nuvarande systemet. Den första metoden använder mer kraftfulla markbaserade teleskop som liknar LSST . Eftersom de är markbaserade kommer sådana teleskop fortfarande bara att observera en del av himlen runt jorden . I synnerhet har alla markbaserade teleskop en stor död fläck för alla asteroider som kommer från solens riktning . Dessutom påverkas de av väderförhållanden, luftglöd och månens fas .
För att komma runt alla dessa problem är det andra tillvägagångssättet som föreslås användningen av rymdbaserade teleskop som kan observera en mycket större del av himlen runt jorden . Även om de fortfarande inte kan peka direkt mot solen, har de inte problemet med blå himmel att övervinna och kan därför upptäcka asteroider mycket närmare solen på himlen än markbaserade teleskop. Oberoende av väder eller luftglöd kan de också arbeta 24 timmar om dygnet året runt. Slutligen har teleskop i rymden fördelen av att kunna använda infraröda sensorer utan störningar från jordens atmosfär . Dessa sensorer är bättre för att upptäcka asteroider än optiska sensorer, och även om det finns vissa markbaserade infraröda teleskop som UKIRT , är de inte designade för att upptäcka asteroider. Rymdbaserade teleskop är dock dyrare och tenderar att ha en kortare livslängd. Därför kompletterar jordbaserade och rymdbaserade teknologier varandra i viss utsträckning. Även om majoriteten av IR-spektrumet blockeras av jordens atmosfär, blockeras inte det mycket användbara termiska (infraröda långvåglängds) frekvensbandet (se gapet vid 10 μm i diagrammet nedan). Detta möjliggör möjligheten till markbaserade termiska avbildningsundersökningar utformade för att upptäcka jordnära asteroider, även om ingen för närvarande är planerad.
Oppositionseffekt
Det finns ytterligare ett problem som inte ens teleskop i jordens omloppsbana övervinner (såvida de inte arbetar i det termiska infraröda spektrumet). Detta är frågan om belysning. Asteroider går igenom faser som liknar månfaserna . Även om ett teleskop i omloppsbana kan ha fri sikt av ett objekt som är nära solen på himlen, kommer det fortfarande att titta på objektets mörka sida. Detta beror på att solen främst lyser på den sida som är vänd bort från jorden, vilket är fallet med månen när den är i en nymånefas . På grund av denna oppositionseffekt är föremål mycket mindre ljusa i dessa faser än när de är fullt upplysta, vilket gör dem svåra att upptäcka (se diagram och diagram nedan).
Detta problem kan lösas genom att använda termiska infraröda mätningar (antingen markbaserade eller rymdbaserade). Vanliga teleskop är beroende av att observera ljus som reflekteras från solen, varför oppositionseffekten uppstår. Teleskop som upptäcker termiskt infrarött ljus beror endast på objektets temperatur. Dess termiska glöd kan detekteras från vilken vinkel som helst och är särskilt användbar för att skilja asteroider från bakgrundsstjärnorna, som har en annan termisk signatur. Detta problem kan också lösas utan att använda termisk infraröd, genom att placera ett rymdteleskop bort från jorden, närmare solen. Teleskopet kan då se tillbaka mot jorden från samma riktning som solen, och alla asteroider som är närmare jorden än teleskopet kommer då att vara i opposition och mycket bättre upplysta. Det finns en punkt mellan jorden och solen där de två kropparnas gravitationer är perfekt i balans, kallad Sun-Earth L1 Lagrange Point (SEL1). Det är ungefär 1,6 miljoner kilometer (1 miljon miles) från jorden, ungefär fyra gånger så långt bort som månen, och är idealiskt lämpat för att placera ett sådant rymdteleskop. Ett problem med denna position är jordbländning. Om man tittar utåt från SEL1 är jorden själv i full ljusstyrka, vilket hindrar ett teleskop som finns där från att se det området på himlen. Lyckligtvis är detta samma område på himlen som markbaserade teleskop är bäst på att upptäcka asteroider i, så de två kompletterar varandra. En annan möjlig position för ett rymdteleskop skulle vara ännu närmare solen, till exempel i en Venus -liknande bana. Detta skulle ge en bredare bild av jordens omloppsbana, men på ett större avstånd. Till skillnad från ett teleskop vid SEL1 Lagrange-punkten , skulle det inte förbli i synk med jorden utan skulle kretsa runt solen i samma takt som Venus. På grund av detta skulle det inte ofta vara i en position att ge någon varning för asteroider kort före nedslaget, men det skulle vara i en bra position att katalogisera objekt innan de är på slutlig inflygning, särskilt de som i första hand kretsar närmare solen. Ett problem med att vara så nära solen som Venus är att farkosten kan vara för varm för att använda infraröda våglängder. En andra fråga skulle vara kommunikation. Eftersom teleskopet kommer att vara långt från jorden under större delen av året (och även bakom solen vid vissa punkter) skulle kommunikationen ofta vara långsam och ibland omöjlig, utan dyra förbättringar av Deep Space Network . Lösningar på problem: sammanfattningstabellDenna tabell sammanfattar vilka av de olika problemen som dagens teleskop stöter på som löses av de olika lösningarna.
Jordnära objektövervakningsuppdragUnder 2017 föreslog NASA ett antal alternativa lösningar för att upptäcka 90 % av jordnära objekt av storlek 140 m eller större under de närmaste decennierna, vilket också kommer att förbättra detekteringshastigheten för de mindre objekt som påverkar jorden oftare. Flera av förslagen använder en kombination av ett förbättrat markbaserat teleskop och ett rymdbaserat teleskop placerat vid SEL1 Lagrange-punkten . Ett antal stora markbaserade teleskop är redan i sena konstruktionsstadier (se ovan). Ett rymdbaserat uppdrag beläget vid SEL1, NEOSM har nu också finansierats. Den är planerad att lanseras 2026. Lista över framgångsrikt förutspådda asteroidnedslagNedan är listan över alla jordnära objekt som har eller kan ha påverkat jorden och som förutspåddes i förväg. Den här listan skulle också inkludera alla objekt som identifierats ha större än 50 % chans att påverka i framtiden, men inga sådana framtida effekter förutsägs för närvarande. När asteroider ökar förväntas det att förutsägelser kommer att bli mer framgångsrika i framtiden.
Utöver dessa objekt hittades meteoroiden CNEOS20200918 2022 i arkivdata från ATLAS, avbildad 10 minuter innan dess nedslag 2020/09/18. Även om det tekniskt sett kunde ha upptäckts före nedslaget, märktes det bara i efterhand. Se även
Anteckningarexterna länkar
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
