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小行星防衛網該升級了！
行星科學
▲猝不及防：去年底，阿雷西波無線電望遠鏡的支撐纜線斷裂，並砸毀碟型天線，透過裂縫可以看見下方綠地。
2021-08-01 史柯爾斯（Sarah Scoles）
地球上有多座用於監測小行星的望遠鏡， 其中最重要的一座在去年底損壞， 我們有其他防禦對策嗎？
去年12月1日在監視器影片中的最初幾秒，位於波多黎各的阿雷西波無線電望遠鏡（Arecibo Radio Telescope）看起來沒有異狀。雖然在此之前，望遠鏡的支撐纜線在同年8月和11月已經損毀，並砸壞下方口徑300米的碟型天線。負責營運的美國國家科學基金會（NSF）也已經計畫讓這座自1963年開始觀測天空的望遠鏡退役，儘管它的情況不佳，但至少還屹立不倒。
當天，阿雷西波望遠鏡尚無變化，但接近早上8點時，有些塵土從一根支柱噴出，然後一根纜線斷裂，其他纜線也因荷重增加而逐一斷裂。不久，原本懸在碟型天線上方的巨大儀器平台開始傾斜，歷經令人慘不忍睹的向下擺動後，最終墜落。接著是更多纜線斷裂，殘骸碎片像爆破般四處噴飛。在影片最後，可以看到這座夙負盛名的望遠鏡碟面上有個巨大破洞，四周塵土飛揚。科學家熟悉的那座阿雷西波望遠鏡，已經成為歷史。
美國月球與行星研究所的研究員黎維拉－瓦倫坦（Edgard Rivera-Valentin）曾是阿雷西波行星雷達團隊成員。當他點開影片幾秒後就感到心驚，得花好幾天才能消化僅兩分鐘的內容。黎維拉－瓦倫坦是波多黎各人，他說：「阿雷西波望遠鏡的倒下，簡直是悲劇。」
阿雷西波望遠鏡的科學史悠久而傳奇，例如太空天氣研究、尋找外星生命、波霎計時、測繪中性氫的分佈。但它還有特殊的重要用途：全球功能最強、靈敏且機動性高的行星雷達系統。它的雷達可以看透金星的濃厚大氣、描繪火星滿佈塵土的表面，還有助於防衛地球以避開小行星撞擊。科學家詳細檢視那些太空岩石的觀測資料，評估它們是否構成威脅，而且當小行星朝地球飛來時，也可藉此判斷如何應變。黎維拉－瓦倫坦說：「雷達觀測的優勢之一，是積極防衛地球。如果有人問：『這些跟我有什麼關係？』答案便是：『我們在防止小行星撞地球。』」
阿雷西波雷達的功用是「行星防禦」，也就是辨識小行星（與彗星），避免其撞擊地球；理想狀態下，我們希望地球安然無恙。
一般而言，太空岩石撞擊地球的可能性很低，可是一旦發生這類災難，後果會非常嚴重。回顧太陽系歷史，就發生行星被撞出的碎片撞上另一顆行星，近期也有行車記錄器拍攝到大型天體衝進大氣層。統計上，任何一天發生小行星撞擊事件的機率很低，但只要時間夠長，事情總會發生。這就是為什麼美國航太總署（NASA）有一整間辦公室的人員致力研究該問題，也有大量天文機構蒐集防備數據，甚至還有一項即將實施的太空任務，用於演練當太空岩石來襲時的因應對策。
但這樣就萬無一失嗎？當阿雷西波雷達除役，我們的小行星防衛網便破損。美國和其他國家正在評估風險，共同思考新的方法，在小行星撞地球之前搶先一步，為接下來可能發生的事制定計畫。
搜尋太空威脅
長久以來，行星防衛因「看似笑話」而不受重視。畢竟，小行星撞擊引發災難聽起來像是電影題材，而不是嚴謹的科學。但是在1994年，修梅克－李維9號彗星直接撞上木星，美國政府便開始關注。畢林茲（Linda Billings）是NASA行星防禦通訊任務的顧問，她回憶這起撞擊事件：1994年7月21日的前幾天，已經發生一連串撞擊事件，當天她前往美國華盛頓特區，參加美國海軍天文台開放日，那座天文台可以觀測木星。在室外草地上，業餘天文愛好者運用儀器觀看這顆傷痕累累的行星。木星的重力已把修梅克－李維9號彗星扯碎，碎片接連撞入木星的大氣渦旋，溫度高達四萬℃，向太空噴出的煙狀物質比表面高出3000公里。畢林茲低調說：「我們有確切的證據，撞擊真的會發生。」
不久，美國空軍發表了兩份報告：〈2020太空投擲〉（SpaceCast 2020）和〈2025美國空軍〉（Air Force 2025），表示美軍有機會或理當在數十年內減少太空岩石的威脅。小行星撞地球是國際安全問題。第一份報告指出，美國能夠維護太空中的「軍事優勢」，並使用了行星防禦一詞。第二份報告的目標大致相同，這兩份報告皆描述偵測小行星並減緩災難的方式，也就是說，當小行星撞擊時該如何降低衝擊，例如用太空船把它撞偏，或在小行星周圍引爆核子武器。
有幾位科學家當時任職於美國空軍，如今因行星防禦相關研究而遠近馳名，例如NASA行星防禦協調辦公室研究主任、〈2020太空投擲〉共同作者強生（Lindley Johnson），以及曾擔任NASA艾密斯研究中心主任的沃登（Pete Worden）。他們與同事提出警告：人類文明可能毀於隕石撞擊。但這件事引發的關注並不如預期，尤其是在911事件之後。2003年，強生從美軍退役，他回憶道：「NASA說：『我們對你寄予厚望。』」他負責執行NASA的近地物體觀測計畫（Near-Earth Object Observations program）。近年成立的行星防禦協調辦公室，主要歸功於強生的努力成果。強生表示：「坦白說，無預警的撞擊將是最嚴重的天然災難。」行星防禦協調辦公室希望能避免任何可能發生的撞擊。
為了達到這個目標，行星防禦協調辦公室推動計畫蒐集小行星的資料，其中某些任務借助可觀測寬廣天區的廣角可見光及紅外光望遠鏡。美國亞利桑那大學及夏威夷大學的天文台也與該辦公室合作，改裝既有的望遠鏡成為監測小行星的前哨站。該辦公室把已於2011年退役的廣角紅外巡天探測衛星（WISE），延役為「近地物體WISE」（NEOWISE）。NEOWISE最近完成了第14次巡天項目，正在進行第15次。
與此同時，美國麻省理工學院林肯實驗室的林肯近地小行星研究中心（LINEAR）所開發的軟體，已安裝在隸屬美國空軍、位於澳洲的太空監測望遠鏡（SST）上。在某些意義上，這座軍事天文台透過該軟體，成為全球偵測到最多小行星的儀器：142顆先前未知的近地物體，其中四顆具潛在危險，八顆是新彗星。
儘管頻傳捷報，但美國國會不甚滿意。近來美國政府要求，針對寬度大於140公尺的近地物體，必須找出其總數的90%。強生表示，這類近地物體若撞上地球，「無論撞到何處，都將傷亡慘重」，估計約有2萬5000顆，「我們正逐步達成目標，今年底前或許可發現其中一萬顆。」也就是說，努力了將近20年，已達成40%。總體來說，若不計大小，科學家已發現超過2萬5000顆近地物體，拍攝到其中寬度大於30公尺的約1萬9000顆。
誰能取代阿雷西波？
全球有30個太空組織加入國際小行星預警網絡，參與國有拉脫維亞、哥倫比亞、中國及以色列等，其中包括熱情的業餘天文愛好者、國家級太空機構和獨立天文台。這個聯盟依據聯合國建議而成立，希望串連我們這顆脆弱行星上的觀測和應變能力。自2016年開始，該聯盟已記錄超過300次近距離飛掠地球的小行星，也就是該近地物體與地心的距離小於地月距離（地球與月球的平均距離）；該聯盟也舉辦了三次活動，演練「在短時間內，動員近地物體觀測資源與辨識的能力」。
這很有用，因為這項任務並非在發現近地物體後就中止。分別位在美國夏威夷、新墨西哥州和亞利桑那州的地面可見光與紅外光望遠鏡，會進行後續觀測，除了證實該近地物體的存在之外，必須了解更多細節。行星雷達扮演的角色是精確計算出這類小行星的運行軌道，並進一步預測其路徑，確認幾年內的動向以及是否與地球運行軌道交錯。雷達也有助於辨識小行星的外形、組成以及軌道。
阿雷西波這類雷達觀測的運作方式是：朝物體發射的強力無線電波，碰到物體後會反射，反射波的特性會因為該物體的自轉、運動、形狀與大小而改變，也和其可能擁有的衛星有關。無線電波來回的時間代表物體與地球的確切距離。根據這些資訊，可以仔細確認該物體的運行軌道並預測日後位置，以及那些「位置」是否撞上例如美國愛荷華州。透過無線電波能了解該物體的基本性質，例如質地是緻密或多孔、形狀是圓是扁，了解這些性質有助於把小行星撞偏。曾擔任阿雷西波雷達計畫組長、月球與行星研究所的資深研究員泰勒（Patrick Taylor）說：「當發射波與反射波不同，便知道這是目標物的性質所致，我們研究的目標物是小行星。」
進行雷達觀測就像安全從地表對小行星拍照。亞利桑那大學的豪威爾（Ellen Howell）說：「這有點像運用太空船飛掠，但相比之下成本極少。我們可以拍攝每顆岩石，而不只是一個光點。」這很重要，因為行星科學家老愛說，每一顆小行星都獨一無二。豪威爾接著說：「現在失去阿雷西波望遠鏡，觀測能力嚴重下降。」原本可以根據現在的觀測，用於預測並改變未來，使人類不至於走上恐龍的悲慘命運，牠們只能無條件接受從太空落下的任何東西。黎維拉－瓦倫坦說：「恐龍沒有太空計畫，但人類有。」
阿雷西波雷達並非美國唯一的行星雷達。另一座是位在加州的金石太陽系雷達（Goldstone Solar System Radar），但它發現的近地物體數量不及阿雷西波雷達發現的一半。即使金石太陽系雷達是絕佳儀器，還是會有其他麻煩事，例如阿雷西波雷達損壞之前，它正在進行為期18個月的維修，而我們就無法像之前那樣防衛地球。泰勒說：「失去阿雷西波雷達，使我們更認真思考下一步。但我並不清楚下一步是什麼。」......
