图解：这张图显示了喷气推进实验室的近地天体研究中心(CNEOS)计算出的2200个潜在危险天体的轨道。图源：美国宇航局。
美国宇航局于2021年12月6日表示，Sentry-II一个最新的小行星监测算法系统已经上线。它正在评估经过地球附近的小行星的撞击风险。负责勘察天空的望远镜已经发现了大约28,000个近地小行星，又称NEAs，。随着更多先进的望远镜上线，美国宇航局预计科学家们将发现更多的近地小行星。与过去几十年来日益增长的认识一致（"哇，外面有很多小行星，而且其中一个可能会撞击我们！"）这些科学家现意识到他们需要一个先进的系统来预测撞击概率。
2021年12月1日，《天文学杂志》发表了一项描述新技术的研究。该论文可在arXiv上查阅。
最初的哨兵
计算小行星的路径以推测它们在未来可能与地球发生的撞击是一项富有挑战性的研究。
小行星微小以及位置的不确定性给研究带了一定的难度。近地天体研究中心（CNEOS）使用撞击监测软件来计算风险。该研究中心是美国宇航局喷气推进实验室的一部分，自2002年以来一直使用名为Sentry的软件来计算小行星的轨道和撞击风险。
曾在喷气推进实验室工作、目前在SpaceX工作的哈维尔·罗亚·维森斯说。
Sentry的第一个版本是一个非常强大的系统，已经运行了近20年。它基于一些非常智能的数学计算方式。仅需一个小时，你就可以得到一个新发现的小行星在未来100年内的撞击概率。
新一代的“Sentry- ii”
“Sentry- ii”是一个升级版本 ，它可以快速计算出所有已知NEAs的撞击概率。它涵盖了那些初代“Sentry”无法计算的特殊情况。Sentry- ii将最危险的对象记录在CNEOS的“哨兵表”中。
“Sentry- ii”的新功能使NASA能够评估所有小行星撞击地球的潜在的影响，即使小行星撞击的几率低至千万分之一。
特殊情况:雅科夫斯基效应
小行星的路径并不像太阳引力那样简单。它的力量虽然小，但却能使物体的轨道发生重大变化。当小行星在太空中旋转时，太阳会对面向小行星的那一面进行加热。当它旋转时，热的一面冷却。当小行星冷却下来时，它会释放出少量的能量。这种热力就是雅科夫斯基效应。
最初的“Sentry”无法计算出雅科夫斯基效应。在短期内，雅科夫斯基效应并不重要，但在几十年或几百年后，这些来自太阳热量的小推力会逐渐累积起来。喷气推进实验室的大卫·法诺奇亚说:
“Sentry”不能自动处理雅科夫斯基效应，这是一个限制。每次我们遇到特殊情况——比如阿波菲斯、本努或1950 DA小行星——我们都必须进行复杂而耗时的手工分析。但有了Sentry- ii，我们就不用再这么做了。
特殊情况:与地球近距离接触
“Sentry”的另一个不足之处在于，当小行星与地球极端近距离接触后，它不能根据小行星改变的路径进行调整。因为当一颗近地行星太接近地球时，我们的重力会使它偏离原来的轨道。而“Sentry- ii”则可以在小行星接近地球时及时调整轨道。Roa目前解释道:
“我们发现的特殊情况只是我们计算撞击概率的所有NEA中的很小一部分。但当NASA计划中的近地天体探测任务和智利的Vera C. Rubin天文台上线时，我们将会发现更多这样的特殊情况，所以我们需要做好准备。”
小行星撞击监测和计算
确定小行星是否可能撞击地球是一个复杂的过程。首先，望远镜发现了一个新的NEA。然后，科学家们将测量NEA的位置，并将这些信息报告给小行星中心。接下来，CNEOS利用这些数据来计算小行星最有可能运行的轨道。由于观测到的位置有轻微的不确定性，这些轨道可能不是小行星的真实轨道。真正的轨道可能处于一个不确定的位置，例如轨道周围可能只是一团可能性云。
为了缩小真实轨道的范围，最初的“Sentry”对不确定性云将如何演变做了一些假设。然后，哨兵沿着横跨这一区域的一条线，均匀地选择间隔的点。每一个点都标明了小行星可能的位置。
接下来，“Sentry”会及时将轨道向前投射，观察虚拟小行星的轨道，看看是否有小行星会靠近地球。“Sentry”做了进一步的计算，以“放大”，看看是否有任何点可能影响地球。如果有卫星与地球有交集，“Sentry”就估计了撞击的可能性。下面的动画显示了这个过程。
用“Sentry- ii”监测小行星撞击
Sentry- ii不会将自己限制在一个目标上。新的算法在不做任何假设的情况下可以模拟数千个点。它在整个不确定性云中随机选择点。该算法会观察所有可能的轨道，以确定哪些轨道可能撞击地球。Sentry- ii排除一些猜测。同时它还瞄准了那些Sentry可能错过的低概率撞击场景。
法诺奇亚将其描述为大海捞针。“Sentry”会在大量数据中逐一寻找目标，而“Sentry- ii”则会同时检查大量数据。喷气推进实验室的史蒂夫·切斯利说:
“Sentry- ii”是一项了不起的成就，它能在大范围的情景中找到微小的撞击概率。当未来小行星撞击地球的后果如此严重时，即使是在数据中发现最小的影响风险也是值得的。
总结: “Sentry- ii”正在分析近地小行星，以寻找可能与地球轨道相交的小行星。
BY: Kelly Kizer Whitt
FY:秋白
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