Lämpimämmäksi: Maa-asteroidien havaitseminen lämpösignaalilla

NASA: n tutkijat ovat paljastaneet uuden tekniikan maapallon lähellä olevien asteroidien havaitsemiseksi infrapunapäästöillään huhtikuun 2019 APS-kokouksessa

Venäjän kaupungin, Tšeljabinskin, yläpuolella taivas hajosi esineen 15. helmikuuta 2013. Räjähdys - joka havaittiin niin kaukana kuin Antartica - oli voimakkaampi kuin ydinräjähdys, 25-30 kertaa voimakkaampi. Se särjetti ikkunat ja loukkaantui noin 1200 ihmistä. Itse asiassa räjähdys oli niin voimakkaasti kirkas, että se saattoi hyvinkin hetkeksi äänittää aurinkoa.

Tšeljabinskin tulipallo, jonka nauhoitti Kamensk-Uralsky -kameran pohjoispuolella Tšeljabinskistä, kun se oli vielä valkeudessa. (Planetary Society Institute)

Suurin huolenaihe Tšeljabinsk-tapahtumassa on se, että mukana oleva meteoriitti - joka hajosi suuremmasta asteroidista - suhteellisen pienestä -, jonka halkaisija oli 17–20 metriä. Siellä on paljon, paljon suurempia esineitä. Tietäen tarkalleen missä olisi suurta etua.

Amy Mainzer ja hänen kollegansa NASA: n asteroidien metsästysmatkalla Kalifornian Pasadenassa sijaitsevassa Jet Propulsion -laboratoriossa tutkivat vastuuta tällaisten esineiden paikantamisesta maan läheisyyteen - lähellä maa-esineitä (NEO) - ja kysymystä siitä, kuinka estää iskuja. He ovat suunnitelleet yksinkertaisen, mutta nerokkaan tavan havaita NEO: ita heidän kosketettaessa kohti planeettaa.

Tämä on kokoelma kuvia asteroidin 2305 King WISE-avaruusaluksesta, joka on nimetty Martin Luther King Jr: n mukaan. Asteroidi esiintyy oranssien pisteiden merkkijonona, koska tämä on joukko valotuksia, jotka on lisätty yhteen osoittamaan sen liikettä taivaan yli. Nämä infrapunakuvat on värikoodattu, jotta voimme havaita ne ihmisen silmällä: 3,4 mikronia on esitetty sinisenä; 4,6 mikronia on vihreää, 12 mikronia on keltaista ja 22 mikronia on punainen. WISE-tiedoista voidaan laskea, että asteroidin halkaisija on noin 12,7 km, heijastavuus 22%, mikä osoittaa todennäköisen kivisen koostumuksen (NASA)

Mainzer, joka on operaation päätutkija, esitteli NASA: n planeettapuolustusministeriön koordinointitoimiston työskentelyä Yhdysvaltain fyysisen seuran huhtikuun kokouksessa Denverissä - mukaan lukien hänen tiiminsä NEO-tunnistusmenetelmän ja kuinka se auttaa pyrkimyksiä estämään tulevia maapallon vaikutuksia.

Mainzer sanoo: “Jos löydämme objektin vain muutaman päivän vaikutuksesta, se rajoittaa suuresti valintojamme, joten olemme keskittyneet etsimistehtävissämme etsimään NEO: ita, kun ne ovat kauempana maasta, tarjoamalla maksimaalinen aika ja avaamalla jopa laajemman valikoiman lieventämismahdollisuuksia. ”

Saat lämpimämpää!

NEO: n löytäminen ei ole helppoa. Mainzer kuvailee sen yrittävän havaita hiukkasia yötaivaalla.

Hän tarkentaa: ”NEO: t ovat luonnostaan ​​heikkoja, koska ne ovat useimmiten todella pieniä ja kaukana meistä avaruudessa.

"Lisää tähän tosiasia, että jotkut niistä ovat yhtä tummia kuin tulostimen väriaineet, ja yrittäminen havaita niitä tilan mustasta kohdasta on erittäin vaikeaa."

Tämä on kuva ehdotetusta maanläheisen objektikameran (NEOCam) tehtävästä, joka on suunniteltu etsimään, seuraamaan ja karakterisoimaan maapallon lähestyviä asteroideja ja komeettoja. Lämpöinfrapunakameraa käytettäessä tehtävä mittaaisi NEO: n lämpömerkinnät riippumatta siitä, ovatko ne vaaleita vai tummia. Teleskoopin kotelo on maalattu mustalle, jotta se säteilee tehokkaasti omaa lämpöä avaruuteen, ja sen aurinkosuoja antaa sen tarkkailla lähellä aurinkoa missä NEO: t maapallomaisimmilla kiertoradalla viettävät suuren osan ajastaan. Taustalla on joukko kuvia vyön pääasteroideista, jotka prototyyppimissio on koonnut NEOWISE; asteroidit näkyvät punaisina pisteinä taustan tähtiä ja galakseja vastaan. (NASA)

Sen sijaan, että käytettäisi näkyvää valoa tulevien esineiden havaitsemiseksi, Mainzer ja hänen tiiminsä JPL / Caltechissa työskentelivät sen sijaan NEOille ominaisella piirteellä - heidän lämmöllään.

Asteroidit ja komeetat lämmitävät aurinkoa ja hehkuvat kirkkaasti lämpö - infrapuna-aallonpituuksilla. Tämä tarkoittaa, että niitä on helpompi havaita NEOWISE-kaukosäätimen objektiivin laajakenttäisen infrapunamittarin avulla.

Mainzer selittää: "NEOWISE-tehtävän avulla voimme havaita esineitä niiden pinnanväristä riippumatta ja käyttää sitä mittaamaan niiden kokoa ja muita pintaominaisuuksia."

NEO: n pintaominaisuuksien löytäminen antaa Mainzerille ja hänen kollegoilleen kuvan siitä, kuinka suuret esineet ovat ja mistä niistä on tehty. Molemmat ovat kriittisiä yksityiskohtia puolustustrategian laatimisessa maata uhkaavaa NEO: ta vastaan.

Yksi puolustava strategia on esimerkiksi puristaa NEO: n fyysisesti pois maapallon iskutieltä. Kyse on siitä, että laskettaessa tupakointiin tarvittava energia NEO-massan yksityiskohdat ja sen vuoksi koko ja koostumus ovat ratkaisevan tärkeitä.

NEOWISE-avaruusteleskooppi huomasi Comet C / 2013 US10 Catalina -nopeuden maan päällä 28. elokuuta 2015. Tämä komeetta heilahti sisään Oort Cloudista, kylmän, jäätyneen materiaalin kuoresta, joka ympäröi aurinkoa aurinkokunnan kauimmassa osassa. Neptunuksen kiertoradan ulkopuolella. NEOWISE vangitsi komeetan, kun se hiili auringon lämmön aiheuttamasta toiminnasta. Komeetta teki 15. marraskuuta 2015 lähinnä aurinkoaan sukeltaen maan kiertoradalle; on mahdollista, että tämä on ensimmäinen kerta, kun tämä muinainen komeetta on koskaan ollut näin lähellä aurinkoa. NEOWISE tarkkaili komeetta kahta lämpöherkkää infrapuna-aallonpituutta, 3,4 ja 4,6 mikronia, jotka on värikoodattu syaaniksi ja punaiseksi tässä kuvassa. NEOWISE havaitsi tämän komeetan useita kertoja vuosina 2014 ja 2015; viisi valotuksista esitetään tässä yhdistelmäkuvana, joka kuvaa komeetan liikettä taivaan yli. Komeetan runsas määrä kaasua ja pölyä näkyy punaisena tässä kuvassa, koska ne ovat hyvin kylmiä, paljon kylmempiä kuin taustatähdet. (NASA)

Asteroidien koostumuksen tutkiminen auttaa myös tähtitieteilijöitä ymmärtämään, missä olosuhteissa aurinkokunta muodostui.

Mainzer sanoo: ”Nämä esineet ovat luonnostaan ​​mielenkiintoisia, koska joidenkin ajatellaan olevan yhtä vanhoja kuin aurinkokunnan muodostavan alkuperäisen materiaalin.

"Yksi havaituista asioista on, että NEO: t ovat koostumukseltaan melko erilaisia."

Mainzer haluaa nyt hyödyntää kameratekniikan kehitystä auttaakseen NEO: ita. Hän sanoo: "Ehdotamme NASA: lle uutta kaukoputkea, Maapallon lähikamerakameraa (NEOCam), tehdä paljon kattavampi työ asteroidien sijaintien kartoittamiseksi ja niiden koon mittaamiseksi."

Tietenkin, NASA ei ole ainoa avaruusjärjestö, joka yrittää ymmärtää NEO: ta - Japanin ilmailualan tutkimuskeskuksen (JAXA) Hayabusa 2: n operaatio aikoo kerätä näytteitä asteroidista. Mainzer selittää esityksessään, kuinka NASA toimii maailmanlaajuisen avaruusyhteisön kanssa kansainvälisissä pyrkimyksissä puolustaa planeettaa NEO-vaikutuksilta.