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科学松鼠会

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什么是科学松鼠会? 我们认为,对于部分人来说,科学就像一枚枚难以开启的坚果,虽味美却不易入口。 我们希望自己能够像松鼠一样,打开科学的坚硬外壳,将有营养的果仁剥出来,让人们能够领略到科学的美妙。 我们试图让科学传播并且流行起来。

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4179 Toutatis的更大亮点:与嫦娥2号的幽会  

2012-12-10 09:50:10|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文作者:小龙哈勃

1996年Goldstone雷达拍摄的Toutatis

  4179号小行星Toutatis将在12月12日16:40(北京时间,下同)和地球近距离接触,最小距离只有18个地月距离(Lunar Distance, LD),或690万公里。Toutatis的直径达5.4公里,这么大的小行星在这么小的距离飞掠地球,的确很不常见。在人类目前(2012年12月7日)掌握精确轨道的613697颗小行星中,除去Toutatis,只有10颗相同或更大尺度的小行星能到达这么近的距离,其数量之少,以至于我可以在这篇小文中为它们列一个表(见下)。不过,足够靠近地球并对地球上的生物有毁灭性威胁的小行星数量就多多了。科学家将直径140米以上,最近距离近于18.5个地月距离的称为“潜在威胁小行星”,到目前为止共有1354颗。更小的小行星近距离飞掠地球就更常见了,一般每个月都有几次。但我们没什么担心的必要,因为我们对它们的轨道掌握得还是比较精确的,从目前的情况来看,至少未来100年发生毁灭性撞击事件的概率非常微小。

小行星直径
(2201) Oljato5km
(3122) Florence9km
(3200) Phaethon5km
(4183) Cuno8km
(4953) 1990 MU8km
(16960) 1998 QS528km
(89830) 2002 CE7km
(90075) 2002 VU946km
(111253) 2001 XU106km
(137427) 1999 TF2116km

  对于Toutatis来说,地球也不算是个陌生的目标,即将到来的近距离飞掠也不是这几十年来最靠近的。Toutatis距离最近的一次飞掠是2004年9月,当时只有3.8个地月距离;1992年和1996年的飞掠也比这次近得多,所以所谓Toutatis与所谓2012末日论有关的说法纯属无稽之谈。当然,这样近距离的接触会让天文学家们无比兴奋,因为这是观察研究它的好时机。1992年Goldstone雷达对Toutatis的观测是人类历史上小行星探测的里程碑之一(Ostro et al. 1995, Science, 270, 80),地基雷达在Toutatis随后几次近距离飞掠中都大显身手,获得了非常高分辨率的影像资料。2012年Toutatis的飞掠将是Toutatis在2069年之前最后一次近距离飞掠地球,因此天文学家们自然蠢蠢欲动。不过,这次Toutatis还将迎来一位不同寻常的访客——空间探测器“嫦娥2号”。

1992年Goldstone雷达获得的Toutatis回波,这是人类历史上首次使用地基雷达探测近地小行星,也是首次获得如此高分辨率的小行星影像

  这几天网络媒体和微博话题对Toutatis的飞掠似乎还是相当关注的,但我很惊讶,所看到的所有报道都只字未提“嫦娥2号”。要知道,这是我国第一次尝试对月球轨道以外的天体实施空间探测,从纯科学的角度而言,这毫无疑问是中国空间探测史上的极其重大事件:和载人航天、空间站和月球探测等带有一定军事或政治色彩的、“比肩国际先进水平”行为不一样,这次我们要真正(几乎)纯出于科学目的,踏足一片之前无人造访的处女地,站在人类对外太空探索的最前沿,本身意义之重大自不待言;比照一下前几个月“好奇号”火星车着陆,NASA不遗余力“更上一层楼”地借机争取民众对空间探测项目的支持,带动人们以极大的热情关注“好奇号”的每一小步,甚至比照前几年日本全民出动,支持本国的“隼鸟号”探测器(顺带一提,那不仅是日本,也毫无疑问是人类空间探测的一个里程碑)的情景,我们自己的各大门户网站上却几乎完全看不到对“嫦娥2号”探测Toutatis的报道,实在让人觉得非常失望。

  搞笑的是,尽管国家航天局对“嫦娥2号”的行踪保持沉默,但这不妨碍国外各大专业或者业余小行星巡天项目对其进行追踪,尤其是天文爱好者们的兴趣更大。在莱蒙山1.5米镜巡天发现“嫦娥2号”的踪迹之后,对其进行追踪观测的基本都是业余天文爱好者。著名业余天体力学专家Bill Gray首先计算出它将在2012年12月13日16:27飞掠Toutatis(详情)。他指出地面轨道控制可能会使得这一时刻有几个到十几个小时的偏差,但“飞掠肯定发生在12月中旬”。

嫦娥2号资料图片

  为什么国家航天局要如此低调呢?以下仅从个人所学专业以及了解的情况做一点分析。“嫦娥2号”本身的设计不是用来探测小行星用的,根据官方公布的信息(10米分辨率的CCD相机)可以猜测,其拍照设备也属于窄视场、高分辨率的设备。“嫦娥2号”飞掠Toutatis时,其相对速度相当高(估计在10km/s这个量级),距离也相当远(大约300公里;信息来源),Toutatis在“嫦娥2号”的天空中只有不到半度,和地面上看太阳或者月亮的大小差不多,要在很短的窗口时间内将窄视场的相机精确对准一个视直径半度的天体,对姿态控制是个非常高的要求。尽管之前美国人的雷达观测已经极为精确地确定了轨道,铺好了“垫脚石”,但对于羽翼未丰的中国深空探测项目来说,仍然是个艰巨的挑战。而且,在这个距离之上,“嫦娥2号”的分辨率应该在10米左右,这仍然低于雷达观测的精度(UCLA雷达课题组科学家Michael Busch指出雷达在Toutatis飞掠前后几天可取得4米的精度),进一步削弱了这次探测的科学价值。“嫦娥2号”还搭载了其他几种仪器,但由于飞掠窗口非常短暂,很难说能获得充足的数据。因此,从某种意义来说,这次飞掠行动的象征性和试验性要大于科学意义。但即便如此,作为我国首次以及人类历史上为数不多的尝试,“嫦娥2号”的探测行动仍然是值得我们带着激动的心情密切关注的。无论这次探测成功与否,毫无疑问,它都能为我国接下来的深空探测项目积累宝贵经验。

Goldstone雷达在前两天拍摄的Toutatis,此时分辨率约为19米

  在Toutatis最接近地球的一周时间里,它将在鲸鱼座和双鱼座交界附近运行,其最亮可达10.5等,使用中等大小的(大约10厘米)望远镜在光污染不是特别严重的地方即可目视看到它(搜寻图),或者使用有兴趣的朋友不妨尝试寻找一下。当然了,一定要关注来自“嫦娥2号”的新闻哟。

原文发表于 叶儿山博客

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