Wie überwacht man erdnahen Asteroiden? Werfen Sie einen Blick auf Chinas Sky Eye und Compound Eye

In dem Sonnensystem, in dem wir leben, gibt es neben den acht Planeten und ihren Satelliten auch eine Gruppe ungebetener Gäste. Von Zeit zu Zeit besuchen sie die Erde und dringen sogar mit Gewalt in die Erdatmosphäre ein, zerfallen und explodieren in der Atmosphäre, wodurch sie bei den Lebewesen auf der Erde starke Schockwellen auslösen, Bäume und Häuser beschädigen und Verletzungen verursachen. Unter extremen Bedingungen erreichen sie den Boden und der gewaltige Aufprall löst Erdbeben, Tsunamis und Vulkanausbrüche aus und kann sogar das Klima der Erde völlig verändern und ein großflächiges Artensterben auf der Erde verursachen. Es handelt sich um erdnahen Asteroiden.

Es wird gesagt, dass vor 65 Millionen Jahren ein erdnaher Asteroid mit einem Durchmesser von etwa 10 Kilometern in der Region des Golfs von Mexiko in Nordamerika einschlug und ein Massenaussterben von Arten auf der Erde verursachte. Auch die Dinosaurier, die 160 Millionen Jahre lang die Erde beherrscht hatten, verließen nach diesem Einschlag die Erdoberfläche.

65 Millionen Jahre sind vergangen und diese Weltraumterroristen haben nicht aufgegeben. Vor gerade einmal zehn Jahren, im Jahr 2013, explodierte über Russland ein erdnahen Asteroid mit einem Durchmesser von etwa 18 Metern mit einer Energie, die etwa 30 Hiroshima-Atombomben entsprach. Glücklicherweise erreichte die Explosion eine Höhe von etwa 30 Kilometern und die meiste Energie wurde in der Luft freigesetzt. Dennoch wurden im dünn besiedelten Russland fast 1.500 Menschen verletzt.

Es gibt Millionen erdnaher Asteroiden mit einem Durchmesser von nur 20 Metern um die Erde, und bei über 99,9 % der Asteroiden dieser Größe ist der Aufenthaltsort noch nicht bekannt. Wenn die kleine Größe 50 Meter erreichen kann, wird das ausreichen, um eine große Stadt zu zerstören. Es gibt Hunderttausende solcher Asteroiden um unsere Erde und mehr als 95 % davon haben wir noch nicht entdeckt. Ein erdnaher Asteroid mit einem Durchmesser von 140 Metern kann ein kleines oder mittelgroßes Land zerstören. Es gibt etwa 30.000 erdnahen Asteroiden dieser Größe und mehr als 60 % davon müssen wir noch entdecken.

Deshalb können wir diese Terroristen im Weltraum nicht auf die leichte Schulter nehmen. Unsere oberste Priorität besteht darin, ihre Haushaltsregistrierung zu überprüfen und eine Katalogdatenbank einzurichten. Wissen Sie, welches Teleskop Wissenschaftler zur Beobachtung erdnahen Asteroiden verwenden? Wenn es um Teleskope geht, denken Sie vielleicht an das Hubble-Weltraumteleskop, Chinas Sky Eye oder sogar an das Facettenauge Chinas, über das in jüngster Zeit vielfach berichtet wurde.

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Wie genau entdecken wir erdnahen Asteroiden? Tatsächlich besteht die Hauptfunktion dieser Teleskope nicht darin, erdnahen Asteroiden zu entdecken. Derzeit ist das optische Teleskop auf der Erde das wichtigste Instrument zur Entdeckung erdnaher Asteroiden. Die Vorteile optischer Teleskope sind ihre große Erfassungsdistanz und ihr weites Erfassungssichtfeld. Beispielsweise kann das weltweit leistungsstärkste System zur Erkundung erdnaher Asteroiden, die Catalina Sky Survey der Vereinigten Staaten, erdnahe Asteroiden mit einem entsprechenden Durchmesser von 140 Metern in einer Entfernung von etwa 150 Millionen Kilometern erkennen. Die Vereinigten Staaten bauen eine neue Generation großer umfassender Durchmusterungsteleskope (SST), die erdnahen Asteroiden mit einem Durchmesser von 45 Metern in einer Entfernung von 150 Millionen Kilometern aufspüren können. Das SST-Teleskop soll im Jahr 2023 offiziell in Betrieb gehen. Man geht davon aus, dass es eine große Zahl kleiner und mittelgroßer erdnahen Asteroiden entdecken und die Geschwindigkeit erhöhen wird, mit der Menschen diese gefährlichen Elemente im Weltraum katalogisieren können.

Nach der Entdeckung neuer Asteroiden müssen diese verfolgt und vermessen werden, um ihre genauen Umlaufbahnen, dreidimensionalen Formen, Rotation, Materialzusammensetzung, Struktur und andere Informationen zu bestimmen. In solchen Fällen können Radarteleskope nützlich sein. Radarteleskope verfügen über hochpräzise Entfernungsmessungen, die die Genauigkeit von Bahnmessungen von Asteroiden erheblich verbessern können. Durch die Analyse elektromagnetischer Echodaten können sie detaillierte Informationen wie die dreidimensionale Form des Asteroiden, die Zusammensetzung des Oberflächenmaterials usw. darstellen, was für das Verständnis der Einschlagsgefahr von Asteroiden von großem Wert ist.

Da Asteroiden selbst keine elektromagnetischen Wellen aussenden, kann Chinas Sky Eye trotz seiner großen Öffnung die Verfolgung und Beobachtung von Asteroiden nicht selbstständig durchführen. Das derzeit im Bau befindliche chinesische Compound Eye ist eine große Radaranlage, die aus vielen kleinen Radargeräten besteht. Es kann aktiv elektromagnetische Wellen an die Oberfläche eines Asteroiden senden, Echos empfangen und die physikalischen Eigenschaften der Asteroidenoberfläche erkennen. In Zukunft könnte Chinas Compound Eye auch mit Chinas Sky Eye zusammenarbeiten, um die aktive Startkapazität von Chinas Compound Eye und die leistungsstarke Empfangskapazität von Chinas Sky Eye voll auszunutzen und so eine Fernerkennung von Asteroiden durchzuführen. China wird seine Kräfte stärker einsetzen, um vor der Gefahr eines erdnahen Asteroideneinschlags zu warnen.

Obwohl Radar gut ist, ist es nicht allmächtig. Radar muss aktiv Signale an die Oberfläche des Asteroiden senden, was eine extrem hohe Zielgenauigkeit erfordert, für deren Orientierung die Messdaten des optischen Teleskops benötigt werden. Aus diesem Grund kann Radar nur zur Verfolgung von Asteroiden eingesetzt werden, während optische Teleskope für großflächige Untersuchungen und die Suche nach Asteroiden verwendet werden.

Obwohl die Menschheit bereits zahlreiche Teleskope gebaut hat, ist unser derzeitiges Überwachungs- und Frühwarnsystem für erdnahe Asteroiden alles andere als perfekt. Optische Teleskope auf der Erde können nur nachts arbeiten. Wenn sich ein Asteroid aus Richtung Sonne nähert, wie es vor zehn Jahren in Russland geschah, bemerken wir ihn möglicherweise überhaupt nicht. Um das Problem der Überwachung und Frühwarnung vor Asteroiden in Richtung Sonne zu lösen, müssen wir das Teleskop in eine geeignete Umlaufbahn im Weltraum bringen, und die Wissenschaftler arbeiten mit Hochdruck an diesem Ziel.

Dieser Artikel ist eine vom Science Popularization China Starry Sky Project unterstützte Arbeit

Autor: Li Mingtao

Gutachter: Zhou Binghong (Forscher am National Space Science Center, Chinesische Akademie der Wissenschaften)

Produziert von: Chinesische Vereinigung für Wissenschaft und Technologie, Abteilung für Wissenschaftspopularisierung

Hersteller: China Science and Technology Press Co., Ltd., Beijing Zhongke Xinghe Culture Media Co., Ltd.