科学探索|NASA的下一代小行星撞击监测系统“哨兵-II”投入使用( 二 ) NASA的下一代小行星撞击监测系

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最初的“哨兵”算法面临的另一个问题是，它有时无法准确预测跟地球发生极度近距离接触的小行星的撞击概率。这些NEA的运动会被我们星球的引力大幅偏移，而遭遇后的轨道不确定性会急剧增加。在这些情况下，旧版“哨兵”的计算可能失败，这时候就需要人工干预。而“哨兵-II”没有这种限制。
“就数字而言，我们会发现的特殊情况是我们计算撞击概率的所有NEA中非常小的一部分，但当NASA计划中的近地天体探测器任务和智利的Vera C. Rubin天文台上线后，我们将发现更多这样的特殊情况，所以我们需要做好准备， ”Roa Vicens说道。
许多针头，一个干草堆
这就是撞击概率的计算方法。当望远镜跟踪一个新NEA时，天文学家会测量小行星在天空中的观测位置并将其报告给小行星中心。然后， CNEOS使用这些数据来确定小行星最可能围绕太阳的轨道。但由于小行星的观测位置存在轻微的不确定性，所以它的最可能的轨道可能不代表它的真实轨道。真正的轨道是在一个不确定的区域内的某个地方，就像围绕着最可能的轨道的一团可能性。
为了评估是否有可能发生撞击并缩小真实轨道的范围，最初的“哨兵”将对不确定区域的演变方式做出一些假设。然后，它将沿着横跨不确定区域的一条线选择一组均匀分布的点。每一个点都代表着小行星的一个略微不同的可能的当前位置。
然后“哨兵”将把时钟向前拉以观察这些绕着太阳运行的虚拟小行星是否有可能在未来靠近地球。如果是这样就需要进一步的计算来进行“放大”处理，进而看看是否有任何中间点可能会撞击地球，如果有就要估计撞击的概率。

“哨兵-II”有一个不同的理念。新算法对数千个随机点进行建模，不受任何关于不确定区域如何演变的假设限制；相反，它在整个不确定区域选择随机点。然后， “哨兵-II”的算法会问：“在不确定区域内有哪些可能的轨道？在整个不确定区域内有哪些可能的轨道可以撞击地球？”
这样一来，轨道确定的计算就不会被预先确定的假设所左右，即不确定区域的哪些部分可能会导致可能的撞击。这使得“哨兵-II”能够锁定更多概率极低的撞击情况。
Farnocchia把这个过程比作在干草堆中寻找针头。针是可能的撞击情况，而草堆是不确定的区域。小行星位置的不确定性越大，干草堆就越大。“哨兵”将随机地在干草堆上拨动数千次以寻找位于延伸到干草堆中的一条线附近的针头。当时的假设是，沿着这条线是搜索针头的最佳方式。但“哨兵-II”没有假设任何线，而是在干草堆中随机抛出数千块小磁铁，这些磁铁迅速被吸引，然后找到附近的针头。
“哨兵-II在寻找巨大范围内的微小撞击概率方面是一个了不起的进步， ”JPL高级研究科学家Steve Chesley说道， “当未来小行星撞击的后果如此之大时，找到隐藏在数据中的哪怕是最小的撞击风险也是值得的。” 。Chesley领导了哨兵系统的开发并参与了哨兵-II的合作。
【科学探索|NASA的下一代小行星撞击监测系统“哨兵-II”投入使用】一项描述哨兵-II的研究已于2021年12月1日发表在《Astronomical Journal》上。