地球近傍小惑星を監視するにはどうすればいいですか?中国の天眼と複眼を見てみましょう

私たちが住んでいる太陽系には、8 つの惑星とその衛星に加えて、招かれざる客の一団も存在します。時折、地球に接近し、大気圏に突入して崩壊、爆発し、地球上の生物に強力な衝撃波をもたらし、木や家屋に被害を与え、負傷者を出します。極端な状況下では、それらは地表に到達し、その強力な衝撃により地震、津波、火山噴火が引き起こされ、さらには地球の気候環境が一変し、地球上の種の大規模な絶滅を引き起こすことになります。これらは地球近傍小惑星です。

6500万年前、直径約10キロメートルの地球近傍小惑星が北米のメキシコ湾地域に衝突し、地球上の種の大量絶滅を引き起こしたと言われています。 1億6000万年にわたって地球を支配してきた恐竜も、この衝突の後、地球の舞台から退きました。

6500万年が経過したが、宇宙テロリストたちは諦めていない。ちょうど10年前の2013年、直径約18メートルの地球近傍小惑星がロシア上空で爆発し、そのエネルギーは広島型原爆約30個分に相当した。幸運なことに、空中爆発の高度は約30キロメートルで、エネルギーのほとんどは空中に放出されたが、それでも人口の少ないロシアで約1,500人が負傷した。

地球の周りには直径わずか20メートルの地球近傍小惑星が何百万個も存在していますが、この大きさの小惑星の99.9%以上はまだその場所がわかっていません。小型でも50メートルに達すると、大都市を破壊するのに十分でしょう。地球の周りにはそのような小惑星が何十万個もあり、そのうちの95%以上はまだ発見されていません。直径140メートルの地球近傍小惑星は、小規模または中規模の国を破壊する可能性があります。このサイズの地球近傍小惑星は約 30,000 個あり、そのうちの 60% 以上はまだ発見されていません。

したがって、我々は宇宙にいるこれらのテロリストを軽視することはできない。私たちの最優先事項は、彼らの戸籍を確認し、カタログデータベースを構築することです。科学者が地球近傍小惑星を監視するために使用する望遠鏡をご存知ですか?望遠鏡といえば、ハッブル宇宙望遠鏡、中国のスカイアイ、あるいは最近話題になっている中国の複眼を思い浮かべるかもしれません。

写真はTuchong.comより

地球近傍小惑星はどのようにして発見されるのでしょうか?実際、これらの望遠鏡の主な機能は、地球近傍小惑星を発見することではありません。現在、地球近傍小惑星を発見するための主な装置は、地球上の光学望遠鏡です。光学望遠鏡の利点は、検出距離が長く、検出視野が広いことです。たとえば、世界で最も強力な地球近傍小惑星探査システムである米国のカタリナ・スカイ・サーベイは、約 1 億 5000 万キロメートル離れたところにある、直径 140 メートル相当の地球近傍小惑星を検出することができます。米国は、1億5000万キロメートル離れたところにある直径45メートル相当の地球近傍小惑星を検出できる新世代の大型総合調査望遠鏡SSTを建造している。 SST望遠鏡は2023年に正式に運用開始される予定で、多数の小型および中型の地球近傍小惑星を発見し、人類が宇宙のこれらの危険な要素をカタログ化する速度を向上させることが期待されています。

新しい小惑星を発見したら、その正確な軌道、三次元形状、回転、物質組成、構造などの情報を決定するために追跡と測定を行う必要があります。こういうときにレーダー望遠鏡が役に立ちます。レーダー望遠鏡は高精度の測距機能を備えており、小惑星の軌道測定の精度を大幅に向上させることができます。電磁エコーデータを解析することで、小惑星の立体的な形状や表面物質の構成などの詳細な情報を描き出すことができ、小惑星の衝突危険性を理解する上で大きな価値を持つ。

小惑星自体は電磁波を放射しないため、中国のスカイアイは大口径であるにもかかわらず、単独で小惑星の追跡と観測を完了することはできない。現在建設中の中国の複眼は、多数の小型レーダーで構成された大型レーダーアレイである。小惑星の表面に電磁波を積極的に送信し、エコーを受信し、小惑星の表面の物理的特性を検出することができます。将来的には、中国の複眼は中国の天眼と協力し、中国の複眼の能動的な打ち上げ能力と中国の天眼の強力な受信能力を最大限に活用して、小惑星の遠距離探査を行う可能性もあります。地球近傍小惑星衝突の危険性を警告するために、中国のさらなる力を投入する。

レーダーは優秀ですが、万能ではありません。レーダーは小惑星の表面に信号を能動的に送信する必要があり、そのためには極めて高い指向精度が必要であり、その誘導には光学望遠鏡の測定データが必要となります。このため、レーダーは小惑星の追跡にしか使用できず、光学望遠鏡は小惑星の広域調査や探索に使用されます。

人類はこれまで数多くの望遠鏡を建造してきましたが、現在の地球近傍小惑星監視・早期警戒システムは完璧には程遠いものです。地球上の光学望遠鏡は夜間にしか機能しません。 10年前にロシアで起こったように、小惑星が太陽の方向から接近した場合、私たちはそれをまったく気づかないかもしれません。太陽の方向にある小惑星の監視と早期警報の問題を解決するには、望遠鏡を宇宙の適切な軌道に配置する必要があり、科学者たちはこの目的のために懸命に取り組んでいます。

この記事は、科学普及中国星空プロジェクトの支援を受けた作品です。

著者: 李明涛

査読者：周炳紅（中国科学院国家宇宙科学センター研究員）

制作：中国科学技術協会科学普及部

制作：中国科学技術出版有限公司、北京中科星河文化メディア有限公司