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D.S.
目前偵測和預防小行星撞擊地球的技術可分為兩大類：監測預警和偏轉防禦。以下是現有或正在研發的主要技術：

一、監測與預警技術

1. 光學望遠鏡巡天觀測
2. • 原理：利用地面或太空望遠鏡捕捉小行星反射的太陽光，追蹤其軌跡。
   • 案例：
   • 泛星計畫（Pan-STARRS）：夏威夷的望遠鏡系統，已發現數萬顆近地天體（NEOs）。
   • 卡特林那巡天系統（Catalina Sky Survey）：專注於發現近地小行星。
   • 薇拉·魯賓天文台（Vera C. Rubin Observatory）（預計2025年啟用）：配備32億像素相機，將大幅提升觀測效率。
   • 挑戰：難以觀測太陽方向或表面極暗的小行星。
2. 紅外線太空望遠鏡
3. • 原理：偵測小行星因溫度發出的紅外輻射，適用於暗色天體。
   • 案例：
   • NEOWISE任務：NASA的廣域紅外巡天望遠鏡，已編目數千顆NEOs。
   • 未來計畫：如「近地天體巡測衛星（NEO Surveyor）」（預計2028年發射）
     ，專注於紅外波段監測。
3. 雷達觀測
4. • 原理：透過地面雷達發射無線電波，分析反射訊號以精確測量小行星的形狀、大小
     和軌道。
   • 案例：
   • 金石深空通訊綜合體（Goldstone Solar System Radar）（美國）
   • 阿雷西博天文台（已退役，現由其他雷達補充）。
4. 國際協作網絡
5. • 機制：共享觀測數據與計算資源，例如：
   • 國際天文聯會小行星中心（IAU Minor Planet Center）：全球小行星軌道數據庫。
   • 行星防禦協調辦公室（PDCO）（NASA）：統籌近地天體應對策略。

二、偏轉與防禦技術

1. 動能撞擊（Kinetic Impactor）
2. • 原理：發射太空船高速撞擊小行星，利用動量改變其軌道。
   • 案例：DART任務（2022年）：成功撞擊小行星「迪莫弗斯（Dimorphos）」，
     將其軌道週期縮短33分鐘。
   • 優點：技術成熟，已驗證可行性。
2. 重力牽引器（Gravity Tractor）
3. • 原理：讓太空船長時間伴飛小行星，利用自身重力緩慢拖動其軌道。
   • 現狀：尚未實測，需早期預警（數十年預備期）。
3. 核爆裝置
4. • 原理：在目標附近引爆核彈，透過衝擊波或表面蒸發物質改變軌道。
   • 爭議：可能產生碎片風險，且受《外太空條約》限制核武使用。
4. 太陽輻射壓力（Solar Radiation）
5. • 原理：在小行星表面覆蓋高反射或吸光塗料，利用太陽光壓或熱效應（Yarkovsky
     效應）改變軌道。
   • 挑戰：需精確控制塗料分佈，適用於長期干預。
5. 離子束或雷射推移
6. • 原理：以聚焦離子束或高能雷射蒸發小行星表面物質，產生推力。
   • 現狀：理論可行，但需突破能源與精準度技術。
6. 組合式任務
7. • 案例：歐洲太空總署（ESA）的「赫拉任務（Hera）」（2024年發射），將評估
     DART撞擊後的效應，並測試伴飛觀測技術。

三、挑戰與未來方向

• 監測盲區：太陽方向的小行星難以觀測，需發展太空望遠鏡網絡。
• 反應時間：偏轉任務需至少5–10年預警，提升早期發現能力至關重要。
• 天體多樣性：不同組成（岩石、金屬、鬆散堆積）的小行星需對應不同偏轉策略。
• 國際合作：需跨國協調資源與決策，如聯合國「國際小行星預警網絡（IAWN）」。

總結

現階段以動能撞擊和雷達/光學監測為核心技術，未來將結合更多創新方法（如 AI預測、太空雷射）。關鍵在於持續擴大NEOs編目，並發展快速應對機制，以降低潛在威脅。

G.K.

關鍵要點

• 目前可行的技術包括使用望遠鏡和軟體來檢測小行星，以及使用動能撞擊器和核爆炸來防止撞擊。
• 檢測技術似乎主要依賴光學、紅外線和雷達感測器，研究顯示這些方法能有效識別近地天體。
• 防止技術中，動能撞擊器已通過NASA的DART任務證明可行，核爆炸則被認為是另一選擇，但存在爭議。

檢測技術

目前，檢測小行星撞擊的主要方法是使用地面和太空望遠鏡，這些望遠鏡配備光學、紅外線和雷達感測器，能夠掃描天空並追蹤潛在威脅。這些望遠鏡能捕捉小行星的反射光或熱輻射，幫助科學家確定其軌道。

此外，先進的軟體和算法用於分析望遠鏡收集的大量數據，識別可能的危險小行星並預測其未來路徑。例如，NASA的近地天體研究中心（CNEOS）使用這些工具來更新小行星軌道計算，評估未來百年的撞擊風險。

防止技術

為了防止小行星撞擊，兩種主要技術被認為目前可行：

• 動能撞擊器：這涉及發射一艘太空船與小行星碰撞，改變其軌道。NASA的DART任務
  於2022年成功改變了小行星Dimorphos的軌道，證明這一方法有效，
  詳見NASA DART任務結果。
• 核爆炸：核裝置可用於偏轉或破壞小行星，特別是在警告時間短或小行星較大的情況
  下。雖然技術上可行，但其使用存在法律和政治爭議，可能導致小行星碎片
  化，增加追蹤難度。

調查報告：小行星撞擊檢測與防止技術詳述

引言

小行星撞擊地球的風險雖然低，但後果可能災難性，促使科學家開發多種技術來檢測和防止這種事件。本報告詳細探討目前可行的技術，基於近期研究和任務結果，旨在為公眾提供全面了解。

小行星檢測技術

檢測小行星是防止撞擊的第一步，當前主要依賴望遠鏡和數據分析工具。以下是詳細技術：

• 望遠鏡與感測器
• • 光學望遠鏡：使用可見光檢測小行星，特別適合發現反射陽光的物體。地面和太空
    望遠鏡如Pan-STARRS和NEOWISE（NASA NEOWISE任務）在這
    方面發揮關鍵作用。
  • 紅外線感測器：紅外線望遠鏡如NEOWISE能檢測小行星的熱輻射，特別適合發現
    暗淡或遠距離物體。研究顯示，紅外線技術能補充光學觀測，增加
    檢測範圍（NASA NEOWISE發現）。
  • 雷達系統：雷達用於近距離觀測小行星，提供高精度的位置和速度數據。NASA的
    Goldstone太陽系雷達和已故的Arecibo天文台曾成功檢測多達190個
    近地小行星，揭示其形狀和表面特性（NASA雷達研究）。雷達特別適
    合追蹤接近地球的小行星，2021年Green Bank望遠鏡的ngRADAR系
    統檢測到近地小行星，顯示其潛力（Scientific American
    ngRADAR）。
  • 這些技術相輔相成，地面望遠鏡提供廣泛掃描，太空望遠鏡不受大氣干擾，雷達則在近距離提供細節。
• 軟體與算法
• • 數據分析軟體用於處理望遠鏡和雷達收集的數據，識別小行星並預測其軌道。NASA的Sentry系統持續分析潛在危險小行星的未來軌道，Scout系統則監測新發現的近地物體（NASA CNEOS）。
  • 算法如ADAM工具能從天文圖像中檢測小行星，減少所需觀測次數，增加檢測效率（VOA News ADAM工具）。這些工具確保即使小行星未被立即確認，也能快速評估其威脅。

以下表格總結檢測技術的特點：

小行星防止技術

防止小行星撞擊的技術主要集中在改變其軌道或破壞其結構，當前可行的方法包括動能撞擊器和核爆炸。

• 動能撞擊器
• • 這一技術通過發射太空船與小行星碰撞，改變其速度和軌道。NASA的DART任務於2022年9月26日成功撞擊小行星Dimorphos，縮短其繞親本小行星Didymos的軌道時間約32分鐘，遠超預期73秒的成功標準（NASA DART任務結果）。
  • DART任務是首次全規模測試動能撞擊技術，證明其對小行星偏轉的可行性，特別適合有足夠警告時間的情況。研究顯示，這一方法對直徑數百米的物體效果最佳（Nature DART結果）。
  • 然而，對較大或鬆散結構的小行星，可能導致碎片化，增加追蹤難度。
• 核爆炸
• • 核爆炸可用於偏轉或破壞小行星，特別是在警告時間短或小行星較大的情況下。研究顯示，核爆炸能提供高能量密度，適合處理直徑超過500米的物體（ScienceDirect核爆炸研究）。
  • 可能的應用包括表面爆炸或近距離引爆，理論上能改變小行星軌道或使其碎片避開地球。但這一方法存在風險，如碎片化可能導致多個小碎片撞擊地球，增加追蹤挑戰（Wikipedia小行星撞擊避免）。
  • 此外，核爆炸在太空的使用面臨法律和政治障礙，根據國際法可能被視為和平用途的挑戰（Arms Control Association核選項）。儘管如此，研究仍在進行，如勞倫斯利弗莫爾國家實驗室開發的模擬工具顯示其潛力（LLNL核偏轉模擬）。

以下表格比較防止技術：

其他考慮

除了上述技術，還有一些概念如重力牽引器（gravity tractor）和雷射燒蝕（laser ablation）正在研究中，但尚未達到可行階段。重力牽引器利用太空船的重力慢慢改變小行星軌道，理論上可行，但需要數年時間，適合長警告時間（Wikipedia重力牽引器）。雷射燒蝕則通過雷射蒸發小行星表面，改變其軌道，但目前仍處於實驗室測試階段（Planetary Society雷射燒蝕）。

結論

目前，檢測小行星主要依賴光學、紅外線和雷達望遠鏡，以及數據分析軟體，這些技術已廣泛應用並證明有效。

防止方面，動能撞擊器是首選，已通過DART任務驗證；核爆炸是另一可行選擇，但因法律和風險問題應用受限。這些技術共同構成地球防禦小行星撞擊的堅實基礎。

關鍵引用

• Asteroid impact avoidance - Wikipedia
• This Is NASA's New Plan to Detect and Destroy Asteroids Before They Hit Earth | Space
• How to deflect an asteroid | MIT News | Massachusetts Institute of Technology
• Five asteroid deflection techniques to save… | The Planetary Society
• Successful kinetic impact into an asteroid for planetary defence | Nature
• NASA DART mission results confirming impact changed asteroid’s motion
• NASA NEOWISE mission details and discoveries
• NASA radar research for asteroid detection
• Scientific American article on ngRADAR system for asteroid detection
• VOA News on ADAM tool for asteroid detection
• NASA CNEOS for asteroid tracking and risk assessment
• ScienceDirect research on nuclear explosives for asteroid deflection
• Arms Control Association on nuclear options for planetary defense
• LLNL nuclear deflection simulations for asteroid threats

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