地球近傍小惑星の軌道: 小惑星が地球をかすめるとき

地球近傍巡洋艦

地球近傍小惑星、または NEO (Near-Earth Objects) は、その軌道が地球の軌道を横切る、またはかすめる天体です。 彼らの軌道は次のような特徴があります。1.3 天文単位 (AU) または 195000000 km 未満の近地点。 これらの天体は、軌道パラメータに従って主に 4 つのファミリーに分類されます。愛(地球の軌道の外側)、アポロスそしてアテンス(地球の軌道と交差する軌道)、そしてアティラス（完全に地球の軌道内にあります）。

地球近傍小惑星: 4 つのファミリー

恋人たち地球に近い小惑星ですが、軌道は私たちの惑星の外側に留まります。それらの近日点 (太陽に最も近い点) は 1.017 天文単位 (地球と太陽の最小距離) から 1.3 天文単位の間にあります。これらは地球の軌道を直接横切ることはありませんが、内惑星によって妨害され、最終的には地球近傍で効果を発揮する可能性があるため、地球近傍天体 (NEO) と考えられています。例: 1221 アモールまたは 433 エロス。

アポロス地球近傍の最大の家族を構成しています。彼らは、長半径が 1 天文単位より大きく、地球の軌道と交差する軌道。それらの近日点は 1.017 天文単位未満であり、これは地球の軌道の内側を通過することを意味します。軌道離心率が高いことが多いため、重力の擾乱に敏感です。有名な例: 1862 年のアポロ号がその家族の名前の由来となっています。

アテンズアポロとは逆の軌道挙動を示します。彼らの長半径は 1 AU 未満ですが、遠日点は 1 AU を超えています、それによって地球の軌道を横切ることにもなります。公転周期が 1 年未満であるため、地球の近くを通過する頻度が高くなります。期間が短いため、宇宙ミッションにとって戦略的関心の高いクラスとなっています。例: 2062 アテン。

アティラ族(アポヘール小惑星または地球内部天体を表す IEO と呼ばれることもあります) は最もまれで、検出が困難です。彼らの軌道は完全に地球の軌道内に含まれています、遠日点は 0.983 AU 未満です。これらの天体は現在地球と相互作用していませんが、太陽に近いため地上からの観測は困難です。宇宙監視への関心が高まっています。例: 163693 アチラ。

小惑星: 混沌とした不安定な軌道

地球近傍の軌道は、多くの場合、強い楕円形、時々傾向があり、敏感です重力擾乱、特に木星のような巨大な惑星によって。 これらの相互作用は、時間の経過とともに軌道を徐々に変化させます。これは、ガウス方程式と運動方程式の数値積分によってモデル化された現象です。 地球との最小軌道交差距離 (MOID) パラメーターが 0.05 AU (7500000 km) 未満の小惑星は、次のように分類されます。PHA (潜在的に危険な小惑星)。

0.05 天文単位未満の小惑星が潜在的に危険であると考えられるのはなぜですか?

の分類PHA (潜在的に危険な小惑星) は、現在の距離とは無関係に、幾何学的、エネルギー的、動的基準に基づいています。の閾値0.05AU（どちらか7,479,894 km) に対応します地球の軌道からの最小交差距離 (モイド）潜在的な長期的な脅威を表すには十分に弱い。この値は差し迫った危険を示すものではなく、軌道配置を示します。先験的に他の動的条件が満たされた場合、将来の衝突に有利になります。

この幾何学的基準は、重力擾乱 (特に木星や火星から) または次のような非重力効果の影響下で、小惑星が特定の瞬間に実際に地球の軌道を横切る可能性を反映しています。ヤルコフスキー効果。したがって、小惑星は現在非常に遠く離れていますが、将来的には地球と小惑星の時空配列が起こる可能性があります。

直径 140 m 以上の小惑星は、この制限 0.05 天文単位を超え、次の潜在的な衝突運動エネルギーを示します。10¹⁷ J、またはおよそ100メガトンのTNT。これは以上に相当します広島原爆の7,000倍。典型的な相対速度 20 km/s では、そのような物体は4.3日750万キロメートルを移動します。アラート時間が短いため、継続的な監視が正当化されます。

最後に、NEO の軌道は次のようになります。長期的には混沌とした。 0.049 AU の初期 MOID は、軌道共鳴または連続する擾乱の影響下で、地球の半径よりも低い MOID に向かって急速に進化する可能性があります。この不安定性により、0.05 AU のしきい値を次のように使用することが正当化されます。科学的予防障壁。したがって、PHA は、次のようなオブジェクトです。現在の軌道特性作る今後数十年または数世紀にわたって危険になる可能性がある。

軌道の観測と予測

のようなプログラムを通じて、CNEOS (地球近傍天体研究センター)、地球近傍の軌道は正確に監視されています。それらの軌道の計算は、天文観測と摂動されたケプラー方程式の分解能に基づいています。

$$ r(t) = \frac{a(1 - e^2)}{1 + e \cos(\theta)} $$

ここで、 \( a \) は長半径、 \( e \) は離心率、 \( \theta \) は真の異常値です。このモデルはその後、外乱やヤルコフスキー効果などの非重力効果を含めるように修正されます。

小惑星が地球に衝突するとき: 懸念すべき事態が近づく

毎年、数十個の小惑星が月よりも短い距離で地球に接近します。これらのイベントは、接近 (接近）、などの監視センターによって厳重に監視されています。CNEOSNASAから。小惑星ブラシは次のように定義されます。極めて低いMOIDそして地球の軌道との時間的な結合。物体が大きい場合、または通過距離が数万キロメートル未満の場合、状況は重大になります。

小惑星の場合2020年本社は象徴的です。直径約5～10メートルのこの小さな物体は、通過するだけです。2,950km地球の表面の、2020年8月16日。これは、衝突していない小惑星で観測された中で最も接近したブラシです。検出されました後その通過は、特に太陽の方向から接近する低アルベド天体の検出システムの限界を浮き彫りにしました。

もう一つの注目すべき事例は、2004 FU162、通過のわずか数時間前に検出された6メートルの小惑星6,500km地球の2004 年 3 月 31 日。この距離では、地球の重力によって軌道が大きく変化します。こうした重力の擾乱は、穏やかな軌道を将来の憂慮すべき軌道に変える可能性があります。

ついに小惑星通過2023年度ザ2023 年 1 月 26 日素晴らしい例です。この3～5メートルの物体は、高度100メートルで地球をかすめて通過した。3,600km南米上空。この超接近飛行が発生した静止衛星の軌道内。地上に被害を与えるには小さすぎるが、2023 BU は戦略衛星を妨害したり、衝突したりする可能性がある。この出来事は、世界的な近距離探知ネットワークの重要性を浮き彫りにしました。

惑星防衛: 小惑星を阻止する準備はできていますか?

リスクを予測するには、次のようなミッションが必要です。ダーツ(NASA、2022) 小惑星の偏向をテストすることを目的としています。

現実的だがまれな脅威

近い将来に大きな小惑星が地球に衝突する可能性は依然として極めて低い。 衝突の結果は大惨事となるため、科学者たちは地球近傍天体 (NEO) がないか空を調べています。

脅威の特定: NEO の監視

プログラムESA NEOCCそしてNASA CNEOS30,000 を超える地球近傍の天体を追跡します。 大型シノプティックサーベイ望遠鏡 (LSST)ベラ・ルービン(1928-2016) は、2025 年から活動を開始し、夜空のマッピングをさらに効果的に行うことを約束しています。ケプラー軌道要素法を使用して、各 NEO が精度を高めて追跡されます。しかし、数十メートルの小さな物体は、（1908年のツングースカ事件のような）地域的な被害を引き起こすのに十分な大きさであるにもかかわらず、依然として検出が最も困難です。

DART: 最初の陽動ミッション

2022 年 9 月 26 日、NASA は本格的なテスト、つまりミッションを開始しました。DART (二重小惑星リダイレクト テスト)。目的は軌道を修正することでしたディモルフォス、ディディモスを周回する長さ160メートルの小惑星が、秒速6キロメートル以上で衝突します。結果: ディモルフォスの軌道は 33 分短縮され、小惑星の軌道が運動衝撃によって変化する可能性があることが実験的に証明されました。

このミッションは、シンプルだが要求の厳しい原則に基づいています。運動量の保存。高速衝突は、天体の軌道をわずかに変えるのに十分な運動量を伝達します。たとえ小さな変更であっても、早期に適用すれば、数年後の地球との衝突を回避するのに十分な場合があります。

防衛戦略

• 運動的衝撃: 運動衝撃によって小惑星の軌道を変える。
• 重力トラクター: 巨大な宇宙船が小惑星の近くに位置し、自身の重力を利用して物体を軌道からゆっくりと引き離します。
• 指向性エネルギー推進：高出力レーザーは小惑星の表面の一部を蒸発させ、逆推力として機能する物質のジェットを生成する可能性があります。
• 核爆発: 最後の手段として、近くで核爆発が発生すると (非接触)、NEO が断片化または偏向される可能性があります。この方法は、依然として潜在的に危険な複数のフラグメントを生成する可能性があるため、物議を醸しています。

準備はできていますか？

技術レベルでは、DART ミッションは、私たちが小惑星を検出、追跡、衝突する方法を知っていることを示しました。ただし、いくつかの制限が残ります。

• それは必要です何年も先の脅威となるオブジェクトの軌道に効果的に作用します。
• 小さくて速い物体は、時間内に検出することが困難です。
• まだありません調整された国際対応システム。 NASA、ESA、その他の機関間の協力は非常に重要です。

このような予測不可能な宇宙の危機に直面して、私たちはまだ準備ができていませんが、前進するたびに、任務が完了するたびに、私たちは地球を守る能力に近づいています。 この世界的な技術的および組織的課題に対処する必要があります。