2013年7月31日,美国防御卫星群在南澳大利亚上空看到一道光,这是一颗来自外太空的岩石在坠入下方地面的途中穿过地球大气层燃烧。

卫星 雷达和无人机如何跟踪陨石并帮助地球防御小行星

撞击产生了相当于约220吨TNT的爆炸。在1,500多公里外的塔斯马尼亚,通常用于侦听非法核武器试验产生的极低频声音的探测器听到了爆炸声。

这是两个极好的迹象,表明奥古斯塔港以北某处应该有一块被陨石覆盖的地面。但是我们怎么能追踪到他们呢?

我和我的同事在沙漠火球网络(DFN)上工作,该网络跟踪进入的小行星和由此产生的陨石,他们有两个想法:气象雷达和无人机。

太空之眼

寻找陨石并非易事。有一个名为全球火球观测站的高质量地面传感器网络,但它只覆盖了地球的大约1%。

美国宇航局公布的美国卫星数据覆盖范围比地面探测器大得多,但它只捕捉到最大的火球。更重要的是,他们并不总能准确了解流星的轨迹。

因此,要有机会从这些数据中找到陨石,您需要一些外部帮助。

天气雷达

2019年,澳大利亚气象局开始向研究人员和公众公开其天气雷达数据。我认为这是完成拼图的机会。

我梳理了沙漠火球网络和美国国家航空航天局的事件记录,并将它们与附近的天气雷达交叉匹配。然后我寻找可能表明坠落陨石存在的不寻常的雷达信号。

宾果游戏,2013年的活动距离Woomera雷达站不远。天气晴朗,雷达记录显示在正确的时间和地点出现了一些小反射。

接下来,我必须使用天气数据来弄清楚风是如何推动陨石在坠落地球的过程中发生的。

如果我的计算正确,我就会得到一张藏宝图,显示大量陨石的位置。如果我弄错了,我最终会派我的团队在沙漠里白白流浪两周。

搜索

我把希望是准确的藏宝图给了莫纳什大学的同事安迪·汤姆金斯(AndyTomkins)。今年9月,他刚好在从纳拉伯(Nullarbor)探险回来的路上驾车经过该地点。

值得庆幸的是,安迪在寻找后的10分钟内就找到了第一颗陨石。在接下来的两个小时内,他的团队又找到了九个。

用气象雷达寻找陨石的技术是由我在美国的同事马克弗里斯首创的。然而,这是第一次在美国NEXRAD雷达网络之外进行。(在监控空域方面,美国拥有比其他任何国家都更强大、更密集的技术。)

第一次搜索证实地面上有很多陨石。但是我们如何才能找到它们呢?

这就是无人机的用武之地。我们使用了我的同事SeamusAnderson开发的一种方法,从无人机图像中自动检测陨石。

最后我们收集到了44颗陨石,总重量4公斤多一点。它们一起形成了我们所说的“散布场”。

散落的田野告诉我们很多关于小行星如何在我们的大气层中碎裂的信息。

了解这一点非常重要,因为这些东西的能量可与核武器相媲美。例如,2013年在俄罗斯车里雅宾斯克上空爆炸的17米小行星产生的爆炸强度是1945年投在广岛的原子弹的30倍。

因此,当下一个大行星即将袭击时,预测它将如何在我们的大气层中储存能量可能是有用的。

有了新的望远镜和更好的技术,我们开始在一些小行星撞击地球之前看到它们。当VeraRubin天文台和小行星陆地撞击最后警报系统(ATLAS)等项目启动并运行时,我们将看到更多。

这些系统可能会提前几天通知我们有一颗小行星正在向地球飞来。这将是为时已晚,无法做出任何改变它的努力——但有足够的时间在地面上进行准备和损害控制。

开放数据的价值

只有关键数据的免费提供以及提供这些数据的人才能使这一发现成为可能。

探测到火球的美国卫星大概是用来探测导弹和火箭发射的。然而,一定有人(我不知道是谁)想出了如何发布一些卫星数据而又不会过多透露他们的能力,然后努力游说以发布数据。

同样,如果没有澳大利亚气象局的约书亚·索德霍尔姆(JoshuaSoderholm)的工作,这一发现就不会发生,他致力于使低空天气雷达数据可公开访问以用于其他用途。Soderholm不厌其烦地让雷达数据随时可用且易于使用,这远远超出了您可以在科学论文底部阅读的模糊表述,例如“根据合理要求提供数据”。

不乏需要追踪的火球。现在,我们正在寻找一颗陨石,它于上周末在太空中被发现,然后在加拿大安大略省的天空中燃烧。