作者/陈|师大地球科学系创始人、EASY天文地学团队看到的太阳系小行星轨道如下图。你担心小行星撞击地球那样的灾难吗？
对地球有潜在撞击威胁的2200颗小行星的轨道。图/NASA/JPL-加州理工学院事实上，面对小行星的撞击风险，科学家们正严阵以待。毕竟即使是直径只有几十米的小行星撞击地球，其威力也足以摧毁一座城市。更何况还有很多直径几百米甚至几公里的近地小行星。因此，对这些小行星进行观测、研究和监测就显得尤为重要。
00-1010年对近地小行星的监测，第一步就是要搞清楚它们在哪里。就像在战场上，比起收到敌人要发动进攻的信息，更可怕的是在不知道敌人是谁、在哪里的情况下，被敌人暗中攻击。
但棘手的是，由于小行星直径小、反照率低，亮度往往很低，需要依靠观测能力强的天文台才能看到。而大型天文台的观测视场通常很小，很难高效地“扫描”浩瀚夜空。而且这些天文台已经有大量的天文研究工作要做，分配给小行星观测的时间相当有限。
鉴于这些因素，设立专门的方案和望远镜来搜寻近地天体更为合适。如林肯近地小行星研究(Linear)、卡特琳娜巡天、CSS)和Pan-STARRS。他们扮演“小行星猎人”的角色，定期扫描夜空，寻找移动中的可疑点。目前，通过这些计划已经发现了数万颗近地小行星。
近地小行星搜索计划每年发现的近地小行星数量是蓝色的林肯近地小行星研究组，绿色的卡特琳娜巡天系统计划和紫色的泛星计划。图//Wikipedia
揪出藏身夜空中的小行星
发现这些小行星的下一步是从观测数据中计算出它们的轨道，找出哪些小行星对我们的威胁更大。面对海量的近地小行星数据，美国宇航局喷气推进实验室(JPL)早在2002年就开发了一个名为Sentinel的监测系统。通过使用设计的算法，它自动评估每个近地小行星撞击地球的概率，并列出威胁地球的小行星名单。
按照目前的速度，每年大约会发现3000颗新的近地小行星。未来，随着越来越多的先进天文台投入小行星搜索计划，可以预计发现的小行星数量将大幅增加。因此，不久前，美国宇航局的天文学家们开发了下一代更先进的小行星监测系统：Sentinel II，以应对未来更大的数据，同时加固已经使用了近20年的Sentinel系统。
00-1010正如各类应用都会更新版本，在更新中修正上一个版本的不足一样，Sentinel II系统的这次升级也将从Sentinel I系统多年积累的经验中得到修正。
首先，第一代哨兵系统只计算了引力对小行星轨道的影响，没有考虑其他外力，比如来自太阳的辐射压力等等。这些力虽然比较小，但是积少成多，堆积成塔，长期来看也能影响小行星的轨道。另一方面，由于小行星本身会旋转，小行星的受光面和背光面会不断改变方向，因此热辐射对小行星产生的作用力也会随着旋转而改变。这种效应被称为雅科夫斯基效应。Sentinel II的算法将这些因素考虑在内，使小行星的轨道估算更加准确。
雅科夫斯基效应的动画。电影//NASA，当小行星离地球非常近的时候，由于地球引力的影响，它的轨道和速度会发生很大的变化。其原理与太空探测器的“重力弹弓”效应相同，即借助行星引力改变轨道并加速和减速。
然而，太空探测器上有许多精密仪器为科学家提供精确定位，但小行星只能通过地面观测来估算其轨道，科学家对轨道掌握的准确性当然较差。当小行星接近地球时，轨道的计算误差会大大放大。小行星飞过地球，几百米的误差，在下一次拜访中可能就是几千公里。这几千公里可能就是“撞地球”和“安全通过”的差距。好消息是轨道计算考虑的因素更全面，算法更精确，让哨兵
II 即使在面对这样的状况，也能计算出更为精準的结果。
最后，哨兵 II 系统在计算小行星的撞击风险时，判断的方式也相较上一代系统更缜密。如同任何观测与测量，小行星的轨道也会存在误差，而哨兵 II 会从小行星轨道的误差範围内随机取样进行计算，以检查小行星有没有撞上地球的可能性。相比于第一代哨兵系统预先将有撞击风险的轨道推算出来后才评估撞击机率的做法，这样的更新能降低漏网之鱼出现的可能性。
持续探索可能的威胁
小行星、彗星等天体的撞击一直以来都是很多科幻作品的题材。从科学的角度来看，太阳系中也的确存在非常多小天体，可能对地球上的生命构成威胁。虽然对于近地小天体的灾害预防，当今的科学与科技还远达不到万无一失的程度，但过去三十年，人类对近地小行星的认识已有了显着的进展。从搜寻小行星的各个计画，到针对小行星的太空探测任务，以及本篇文章介绍的两代哨兵监测系统，都带给我们许多重要资讯，立下人类面对小行星撞击风险时不可或缺的基石。
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