現(xiàn)代尋找小行星的方法分析绪氛、研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
摘要：
本文依據(jù)NASA以及各大天文相關(guān)項(xiàng)目對(duì)小行星的研究結(jié)果楞黄，簡述了研究小行星過程中的分類方法，簡要介紹了傳統(tǒng)觀測技術(shù)以及航天時(shí)代中的探測手段句旱。
Abstract:
This paper introduced some classifiction of asteroids, compared two methods of asteroids studying, observation and probe-launch, presented data by NASA and so on organizations.
1.背景知識(shí)
小行星是太陽系內(nèi)類似行星環(huán)繞太陽運(yùn)動(dòng)阳藻，但體積和質(zhì)量比行星小得多的天體。按其表面特征（光譜特性）分類谈撒，可大致分為C-型腥泥、S-型、M-型等港华。約90%的小行星位于火星-木星之間的主小行星帶道川，例如谷神星、智神星立宜。其余的小行星有些位于其他行星軌道內(nèi)冒萄，以至于海王星軌道以外-即古柏帶中 [1]。
2.尋找方法分析
由于小行星體積小橙数、距離遠(yuǎn)尊流，在望遠(yuǎn)鏡中往往難以成像，一般通過觀測未知天體與恒星背景的相對(duì)位移來確定未知天體為系內(nèi)天體灯帮，再通過查表崖技、光譜、觀察是否有發(fā)散等方法分辨彗星與小行星钟哥、或是新星∮祝現(xiàn)代天文學(xué)借助航天技術(shù)，可以發(fā)射探測器到小行星附近以至登陸小行星腻贰，得到清晰的照片吁恍，收集更多的信息，使我們對(duì)小行星有了更詳細(xì)的了解 [2]播演。
古代天文學(xué)家通過繪制星圖冀瓦，連續(xù)記錄未知天體在恒星背景中的相對(duì)移動(dòng)來判斷小行星，學(xué)界公認(rèn)1801年1月1日意大利天文學(xué)家皮亞奇（Giuseppe Piazzi）發(fā)現(xiàn)谷神星（Ceres）是人類歷史上第一次發(fā)現(xiàn)并記錄小行星写烤，谷神星是位于主小行星帶的最大的小行星翼闽，根據(jù)新的系內(nèi)天體劃分規(guī)則可進(jìn)一步劃分為矮行星。不過鑒于觀測能力洲炊、觀測資源受限感局，大型的小行星存在稀少尼啡，所以應(yīng)用此方法發(fā)現(xiàn)的小行星并不多。隨著照相技術(shù)的發(fā)展以及其在天文觀測中的應(yīng)用蓝厌，人類發(fā)現(xiàn)小行星的數(shù)量越來越多玄叠。由于小行星相對(duì)于恒星背景有位移，人眼不能明確分辨拓提，但是如果跟蹤恒星背景曝光读恃，非恒星天體會(huì)在底片上形成一條軌跡（見圖1），而且長時(shí)間曝光能提高天體影像的亮度代态，便于暗天體的觀測分析寺惫。此外，閃視比較儀（Stereoscope）也是照相天文學(xué)對(duì)系內(nèi)天體觀測的重要貢獻(xiàn)蹦疑，使用者循環(huán)切換兩張底片西雀，利用人類視覺動(dòng)態(tài)視力強(qiáng)于靜態(tài)視力的特點(diǎn)，可以相對(duì)容易的發(fā)現(xiàn)小行星歉摧、彗星艇肴、新星以及變星。
進(jìn)入現(xiàn)代叁温，大規(guī)模再悼、多頻段的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)逐漸豐富，照相技術(shù)也隨著電子耦合元件（CCD）的發(fā)展越來越精密膝但、高效冲九，大型巡天計(jì)劃（Sky Survey）得以運(yùn)作。值得一提的是跟束，隨著天文科普的發(fā)展莺奸，公眾對(duì)于近地天體（Near Earth Objects）是否會(huì)成為自然災(zāi)害的關(guān)注逐漸提高，這也間接促進(jìn)了巡天計(jì)劃的發(fā)展冀宴。
與傳統(tǒng)的單目標(biāo)觀測不同灭贷，巡天計(jì)劃使用望遠(yuǎn)鏡對(duì)全天區(qū)（或部分天區(qū)）進(jìn)行掃描式拍攝，其目的在于記錄全天區(qū)的天體略贮，制作星表氧腰，同時(shí)也提高了多方聯(lián)合使用過程中望遠(yuǎn)鏡的利用效率。分析巡天計(jì)劃的數(shù)據(jù)以發(fā)現(xiàn)新天體是很方便的刨肃，只需要將歷史數(shù)據(jù)加以比較，找到不同點(diǎn)再加以判斷即可箩帚。巡天計(jì)劃主要按頻段分類真友，除光學(xué)（可見光）波段外，還有紅外波段紧帕，射電波段盔然，伽馬射線波段以及多頻段組合式桅打。例如Pan-STARRS、SDSS愈案、DSS挺尾、Hubble、LAMOST等巡天計(jì)劃在現(xiàn)代天文學(xué)中已成為不可或缺的觀測來源站绪。
對(duì)于小行星發(fā)現(xiàn)這一課題遭铺，最著名的巡天計(jì)劃應(yīng)當(dāng)是LINEAR [3]，The Lincoln Near-Earth Asteroid Research恢准，截至2011年9月15日魂挂，LINEAR獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了231082個(gè)新的系內(nèi)小天體，其中至少有2423個(gè)小行星馁筐。
3.研究現(xiàn)狀
目前關(guān)于小行星的研究方向可主要分為以下幾類涂召，近地天體的監(jiān)控與防護(hù)、小行星的構(gòu)成敏沉、小行星資源的利用果正。
近地天體（Near-Earth Object）[3]是指軌道靠近地球的小型太陽系天體，一般將近日點(diǎn)距離小于1.3AU的天體定義為近地天體盟迟。不僅包括小行星秋泳，還有大量的彗星、流星體以及失控的航天器队萤。
對(duì)此類天體進(jìn)行研究主要是為了預(yù)防地球遭受小行星打擊轮锥，由各國天文學(xué)家呼吁而逐漸完善的全球監(jiān)視-預(yù)測系統(tǒng)在此類研究中發(fā)揮著越來越重要的作用，以NASA為首的研究組織不斷追蹤近地天體的軌跡要尔，圖2即為2013年NASA制作的有威脅小天體（PHAs）軌道疊加圖舍杜，直徑大于140m且近地距離小于7.5*10^6 km。
除了預(yù)防以外赵辕，科學(xué)家還提出了一系列規(guī)避方法既绩，一方面暫時(shí)沒有發(fā)現(xiàn)對(duì)地球產(chǎn)生直接威脅的天體，另一方面這些方法成本不菲还惠，所以都還沒有付諸實(shí)際饲握。一般試圖通過太陽輻射或人工核能，直接施加力或間接改變天體速度來改變天體運(yùn)行軌道蚕键，從而實(shí)現(xiàn)規(guī)避救欧。值得注意的是，越早預(yù)測到撞擊事件锣光，就能越早采取措施笆怠，從而以更小的成本改變小行星軌道，所以誊爹，發(fā)展觀測以及分析能力也能提高我們對(duì)近地天體的預(yù)防能力蹬刷。
對(duì)小行星構(gòu)成的研究主要通過兩種途徑瓢捉，光譜分析[5]和探測器探測。
在航天時(shí)代到來之前办成，我們對(duì)小行星的構(gòu)成的分析全部依賴于對(duì)其進(jìn)行光譜分析泡态。小行星是巖質(zhì)的，本身沒有發(fā)光能力迂卢，其光譜實(shí)際上是其表面物質(zhì)對(duì)太陽光的反射光某弦。大致可以依據(jù)光譜將小行星分成三類，C-型小行星冷守、S-型小行星以及U-型小行星刀崖。小行星中大約75%是C-型小行星，其表面呈黑色拍摇，含有大量的碳亮钦。約有17%的小行星是S-型小行星，是石質(zhì)小行星充活，含有大量的硅酸鹽蜂莉。U-型或稱為X-型小行星，是指含有未知金屬的小行星混卵∮乘耄可以了解到，光譜分析能提供的信息極少幕随，對(duì)于小行星的進(jìn)一步探測則來自于探測器探測蚁滋。
人類第一次發(fā)射探測器接近小行星是在1991年伽利略號(hào)木星探測器掠過951 Gaspra（圖3）。
2005年9月隼號(hào)登陸studying 25143 Itokawa赘淮，并采集樣本返回地球辕录。
2012年12月13日嫦娥二號(hào)月球探測器掠過4179 Toutatis。
在2014年日本發(fā)射了隼-2梢卸，計(jì)劃登陸162173 Ryugu走诞，取得樣本，預(yù)計(jì)在2020年返回地球蛤高。
小行星的開采目前由于成本難以回收蚣旱，尚無實(shí)例。計(jì)劃大致是發(fā)射飛船捕獲近地小行星戴陡，并將其引導(dǎo)至月球表面塞绿，在月球表面進(jìn)行資源加工，用以補(bǔ)充地球的水與金屬資源恤批。還有人設(shè)想用小行星作為行星際飛船的資源補(bǔ)充异吻，不過人類的資源再生技術(shù)尚且不足，所以無法實(shí)現(xiàn)开皿。
4.發(fā)展趨勢(shì)
據(jù)上述資料推斷涧黄，隨著人類能源技術(shù)，可再生資源技術(shù)不斷發(fā)展赋荆，小行星作為風(fēng)險(xiǎn)會(huì)逐漸轉(zhuǎn)化為機(jī)遇笋妥，相比行星開采，小行星引力較小窄潭，便于著陸與返回春宣。但是依地質(zhì)技術(shù)發(fā)展來看，我們對(duì)巖層的探索能力一向不足嫉你，而這已經(jīng)超出天文學(xué)研究范圍月帝。除了進(jìn)一步建立詳細(xì)的太陽系分類系統(tǒng)，未來小行星研究可能會(huì)偏向地球起源一類理論幽污。
參考資料
1.NASA – Jet Propulsion Laboratory. Retrieved 13 September 2010. http://ssd.jpl.nasa.gov/?asteroids
2.Wikipedia - Asteroid. https://en.wikipedia.org/wiki/Asteroid
3.MIT Lincoln Laboratory. Retrieved 2012-01-19. http://www.ll.mit.edu/mission/space/linear
4.Wikipedia - Near-Earth-Object. https://en.wikipedia.org/wiki/Near-Earth_object
5.Telescopic Spectroscopy -- Analyzing Asteroids' Compositions from Earth Telescopes and Probe Flybys. http://www.permanent.com/asteroids-telescope-spectroscopy.html
圖1?來自 Paranal@ESO
圖2 來自 JPL@NASA
