中國科學院上海天文臺（以下簡稱上海天文臺）與烏克蘭尼古拉耶夫天文臺的聯(lián)合研究團隊利用獨創(chuàng)的旋轉漂移掃描CCD技術開展了近地小行星的常規(guī)觀測，實現(xiàn)對近地小行星的精密定位和定軌。

近地小行星是指那些軌道與地球軌道距離比較近的小行星。由于它們有可能撞擊地球并帶來嚴重災難，所以天文學家們需要對這些小行星開展長期精密監(jiān)測，同時對新發(fā)現(xiàn)的小行星進行跟隨觀測，以便快速計算它們軌道參數(shù)，判別它們是否存在撞擊地球的風險。近地小行星尺寸較小，當它們距離地球較遠時，視星等較暗，當它們接近地球時，雖然相對較亮，但往往由于視運動速度過快，給高精度觀測帶來較大困難。

2006年，上海天文臺在國際上首創(chuàng)提出旋轉漂移掃描CCD技術，將具有漂移掃描功能的CCD相機通過可精密旋轉角度的裝置安裝在望遠鏡焦面處，通過控制相機旋轉角度和CCD電荷移動速度，實現(xiàn)對不同運動方向和速度的小行星進行高精度觀測（圖1）。自2011年起，上海天文臺聯(lián)合烏克蘭尼古拉耶夫天文臺通過旋轉漂移掃描CCD技術，利用中國西安50厘米望遠鏡和烏克蘭尼古拉耶夫50厘米望遠鏡系統(tǒng)開展近地小行星常規(guī)觀測，特別是新發(fā)現(xiàn)小行星的跟隨觀測，取得良好效果。

圖1，旋轉漂移掃描CCD觀測小行星原理圖（左圖：將望遠鏡指向小行星預報出現(xiàn)位置。中圖：旋轉相機，使得相機方向與小行星運動方向相一致。右圖：利用漂移掃描方式觀測小行星）

在基于旋轉漂移掃描CCD獲得小行星高精度天體測量位置基礎上，上海天文臺研究人員利用自主研發(fā)的定軌軟件，精密測定出小行星的軌道，并計算得到旋轉漂移掃描CCD方法觀測近地小行星的誤差，在赤經(jīng)和赤緯方向分別為0.24"和0.32"。所使用的觀測數(shù)據(jù)包括西安2019年至2023年、烏克蘭尼古拉耶夫2011年至2022年共計大約500顆近地小行星的11000多組位置信息。

旋轉漂移掃描CCD技術的觀測精度不受近地小行星視速度的影響，因此十分適合觀測這些快速移動目標。而其他觀測方法，往往會因小行星視速度過快，而在沿跡方向產(chǎn)生較大誤差（圖2）。此外，該觀測技術也非常適合觀測新發(fā)現(xiàn)的近地小行星，當其它大口徑望遠鏡發(fā)現(xiàn)近地小行星后，在小行星逐漸接近地球時，利用安裝旋轉漂移掃描CCD相機的小口徑望遠鏡即可進行跟隨觀測，觀測精度不受觀測預報誤差的影響?；谛D漂移掃描CCD技術構建的全球小口徑望遠鏡觀測網(wǎng)，將大大有利于全球近地小行星監(jiān)測，確保地球安全免受小行星撞擊的威脅。

圖2，觀測殘差均方根的均值及標準偏差，隨小行星視速度在沿跡（上圖）和垂跡方向（下圖）的變化（左圖：旋轉漂移掃描CCD觀測數(shù)據(jù)。右圖：其他望遠鏡的跟隨觀測數(shù)據(jù)）

以上相關研究成果已分別于2021年發(fā)表在《天文和天體物理學研究》（Research in Astronomy and Astrophysics）雜志、于2022年發(fā)表在《行星與空間科學》（Planetary and Space Science）雜志、以及于2024年發(fā)表在《天文學雜志》（The Astronomical Journal）雜志上。

論文鏈接：

https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1674-4527/21/7/175

https://doi.org/10.1016/j.pss.2022.105477

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ad24ff

科學聯(lián)系人：

唐凱，中國科學院上海天文臺，tangkai@shao.ac.cn

宋葉志，中國科學院上海天文臺，syz@shao.ac.cn

唐正宏，中國科學院上海天文臺，zhtang@shao.ac.cn