作者:张冬冬 来源:中国科学报 发布时间:2013-8-26 9:03:11
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地球哨兵另起灶 美私人基金会能否打尽天外杀手

目前NASA只确认了100万颗在近地球区域运行的大型小行星中的1%。图为直径大于140米的近地天体的轨道。图片来源:NASA/JPL-CALTECH
 
考虑到美国宇航局并不能完成寻找小行星的相关任务,一个私人基金会计划筹集4.5亿美元建造太空望远镜,寻找可能威胁地球的小行星。
 
在Antoine de Saint-Exupéry的小说《小王子》中,一位滞留在撒哈拉沙漠的飞行员遇到了来自B-612星球的小生命。除此之外,“还有成百上千颗其他的小星球。”Saint-Exupéry写道,“其中一些小到人们用望远镜都很难看到。”
 
不过,这个数字过于保守了。在近地轨道上,可能存在100万颗质量比远洋邮轮大很多的小行星,并且几乎都还不能被望远镜观测到。一些这样的近地天体(NEOs)远不及小王子的领地那么无害友善,它们是潜在的杀手。
 
至少40米宽的小行星与地球碰撞可以摧毁一个大都市,而1千米宽的小行星可以摧毁大洲的一部分。由美国宇航局(NASA)资助的搜索所发现的小行星中,大多数都是千米量级的。行星科学家认为,要想观测到所有的NEOs将需要一个专属的空间天文台——花费至少5亿美元。目前NASA正处于预算很少的时代,就连目前的任务(2005年国会命令其确定90%至少140米宽的NEOs)都落后于预定计划——目前只发现了10%。
 
“我认为该机构有一点回避责任。”NASA的NEOs观测项目专员Lindley Johnson说,“我从未奢望过它会发展出这样一种强大的能力。”
 
如今,天文学家和他们的B612基金会对此实现了突破。该基金会设定目标,准备在2018年7月之前启动一个4.5亿美元的任务。被称为“哨兵”的红外望远镜将会在金星附近的一个有利位置观测到50万颗NEOs。B612拥有一个由退休的行星科学家组成的明星团队,并与波尔航空航天技术公司签订了用于建造和运行卫星的价格合同。
 
在这种进入地球轨道的商业冒险新经济中,B612基金会旨在使用慈善基金来推进深空探索。几乎所有人都认为“哨兵”对地球周围环境中天体的动态制图将会改变行星科学。新墨西哥州桑迪亚国家实验室的碰撞专家、物理学家Mark Boslough表示:“如果我们要严肃地对待小行星碰撞的威胁,就必须这么做。”
 
团队组建
 
B612的代表人物是两代宇航员:CEO是50岁的Edward Lu,董事会名誉主席是77岁的Russell Schweickart。他们的热情和过往经历提升了B612的声誉。来自加州斯坦福大学的“哨兵”项目工程师Scott Hubbard是NASA火星项目的前负责人,他说:“他们在社会上有特殊的地位。”
 
作为天体物理学家和太阳科学家,Lu曾在2003年哥伦比亚航天飞机失事后,完成了两个航天任务,并在国际空间站待过6个月。2007年离开NASA后,Lu担任谷歌公司尖端计划的项目经理——不过保护地球对他来说有不可抗拒的吸引力。
 
这种职业转换则花费了Schweickart更长的时间。1963年,他由空军战斗机飞行员被挑选成为NASA的第三类宇航员。1969年3月,他乘坐阿波罗9号进入太空,在太空漫步中得以观看了5分钟的地球。
 
事后他回忆道:“当时你非常清楚地知道你是人类的传感器,你必须将它(地球的照片)带回来,这是一种特殊的责任。”1998年,他听到斯坦福大学的地球物理学家Norman Sleep谈论地球碰撞的历史。“那些令人难以置信的能量出乎我的意料。”他说。
 
很快,Lu和Schweickart开始讨论如何避免这样的碰撞发生。他们与普林斯顿高级研究所的天体物理学家Piet Hut以及博尔德西南研究所的行星科学家Clark Chapman一起于2002年建立了B612基金会。
 
在最初的10年中,他们和同事寻找能在NEOs碰撞地球之前10年提供警告的方法。Lu和天文学家Stanley Love设计了“重力拖拉机”——悬停在NEOs附近并改变其轨道的宇宙飞船。另外研究显示,如果提前在足够远的地方将物体抛射到小行星上,也能达到同样效果。“我们得出结论,偏转小行星是可行的。找到剩下的99%的NEOs是最大的问题。”Lu说。
 
该团队一直在推动NASA增加对危险小行星的搜索。当Lu表示政府似乎无法投入资金时,一位工程师对他说:“为什么你们不来做这件事呢?”Lu打电话与Schweickart商量,随后B612的新目标便明确了。
 
除了Hubbard外,他们还聘请从波尔公司退休的Harold Reitsema担任任务指导,同样来自波尔公司的John Troeltzsch担任项目负责人,以及西南研究所的Marc Buie担任项目科学家。
 
相似的金星轨道
 
Troeltzsch将“哨兵”描述为“巅峰使命”,因其对其他空间探测器(如著名的开普勒号、斯皮策红外望远镜等)的继承。波尔公司在这些探测器中都起着核心作用。
 
波尔公司与B612的合同为“哨兵”项目定下了约2.5亿美元的花费;发射、运行和人员配给将花费另外的2亿美元。在谈话中,Lu指定发射日期为2018年7月20日——Neil Armstrong踏出太空第一步的纪念日。该任务会持续6年半,寻找90%直径大于140米的小行星和一半直径小于40米的小行星。若该任务持续10年,将会找到更多。
 
“哨兵”中最引人注目的方面是其与金星轨道相似的运行轨道设计。Buie称,这将允许“哨兵”在远离太阳的位置望向地球时,可以观测到被完全照亮的小行星。
 
不过这意味着妥协。比如,马萨诸塞州史密森天体物理天文台小行星中心的主管Tim Spahr称,“哨兵”偏远的位置意味着,它也许不能像在较近的位置那样探测到那么多40米宽的更小的NEOs。
 
另外,“哨兵”到地球的距离限制了其可以发回的数据数量。B612与NASA签订了协议,可以使用NASA的无线电天线深空网络来下载数据,不过为了减少负担,机载计算机将允许“哨兵”只传输那些有物体在一个小时内移动过的图像。
 
Reitsema称,B612团队彻底解析了“哨兵”的轨道选择,知道它并不能捕捉到所有东西。不过他认为,驱使进行该设计的目标是发现90%的140米和更大尺寸的小行星,正如国会批准的那样,“我们很自信,金星轨道是最合适的”。
 
筹款计划
 
对B612计划的整体反响是积极的。“我认为他们使所有的事情都在正确的方向上进行。”NASA喷气推进实验室NEOs项目办公室主管Donald Yeomans如是说,不过他担心其慈善目标过于宏大。
 
基金会当下的目标是在明年前筹集2000万美元的捐款,并在接下来的10年中每年至少筹集4000万美元。最近由NASA新兴太空办公室的项目执行人、经济学家Alexander Mac-Donald开展的研究显示,B612的资金目标并不比经典的天文学项目更宏大。他计算了在第二次世界大战之前建造的重要天文台的花费,当他将这些花费换算成2008年美国国内生产总值的比例后,他发现加利福尼亚威尔逊山天文台和威斯康星州耶基斯天文台的花费分别是4.08亿美元和4.41亿美元。其他的天文台花费则更贵。
 
如果B612资金短缺,NASA可能会承接该项目吗?“我们很乐意探讨更深层次的公私合作关系。”Lu称,“我们的目标并不是我们来建造望远镜,而是完善该望远镜。”(张冬冬)
 
《中国科学报》 (2013-08-26 第3版 国际)
 
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