小惑星地球衝突最終警報システム

小惑星地球衝突最終警報システム( ATLAS ) は、地球に衝突する数週間から数日前に地球近傍小天体を検出するように最適化されたロボット天文調査および早期警報システムです。

NASAの資金援助を受け、ハワイ大学天文学研究所が開発・運用するこのシステムには、現在4台の0.5メートル望遠鏡が設置されている。そのうち2台はハワイ諸島のハレアカラ（ATLAS-HKO、観測所コードT05）とマウナロア（ATLAS-MLO、観測所コード T08）の観測所にそれぞれ160 km離れており、1つは南アフリカのサザーランド観測所（ATLAS-SAAO、観測所コード M22）に、もう1つはチリのリオウルタドにあるエルサウセ観測所（観測所コード W68）にあります。

ATLASは2015年にハレアカラの望遠鏡1台で観測を開始し、2017年にはハワイの望遠鏡2台のバージョンが運用を開始しました。その後、このプロジェクトはNASAから資金援助を受け、南半球にさらに2台の望遠鏡を設置し、2022年初頭に運用を開始しました。^[1]各望遠鏡は、晴れた夜に4回、観測可能な全天の4分の1を調査します。 ^[2]南側の望遠鏡2台が追加されたことで、ATLASの観測可能な天空のカバー範囲が、晴れた夜2回から毎晩の4倍に向上し、南の空のこれまでの死角も埋められました。^[3]

主要な天体衝突イベントは、地球-月系の形成、地球上の水の起源、生命の進化史、およびいくつかの大量絶滅に関係しており、地球の歴史に大きな影響を与えてきました。注目すべき先史時代の衝突イベントには、6600万年前に起きた10キロメートルの小惑星によるチクシュルーブ衝突があります。これは、すべての非鳥類恐竜^[4]と地球上の植物と動物種の4分の3を絶滅させた白亜紀-古第三紀絶滅イベントの原因であると考えられています。^{[5] [6]}ミスタスティンクレーターを掘削した3700万年前の小惑星衝突は、2,370℃を超える気温を生み出しました。これは、地球の表面で自然に発生したものとして知られている最高気温です。^[7]

有史以来、何百回もの地球への衝突（および隕石の空中爆発）が報告されており、ごく一部では死亡、負傷、物的損害、またはその他の重大な局所的影響を及ぼしています。^[8]直径4メートル（13フィート）の石質小惑星は、およそ1年に1回地球の大気圏に突入します。^{[9]直径7メートルの小惑星は、}広島に投下された原子爆弾（TNT火薬換算で約16キロトン）と同等の運動エネルギーを持っておよそ5年ごとに大気圏に突入します。それらの空中爆発では、その運動エネルギーの約3分の1、つまり5キロトンが散逸します。^[9]これらの比較的小さな小惑星は通常、上層大気で爆発し、その固体のほとんどまたはすべてが蒸発します。^[10]直径20メートル（66フィート）の小惑星は、およそ1世紀に2回地球に衝突します。歴史上最もよく知られている隕石衝突の一つは、1908年に起きた直径50メートルのツングースカ大隕石衝突である。この隕石衝突では負傷者は出なかったとみられるが、ロシアのシベリアの人口密度が非常に低い地域で数千平方キロメートルの森林がなぎ倒された。人口密度の高い地域で同様の衝突が行われていたら、局地的に壊滅的な被害が出たであろう。^[11] 2013年のチェリャビンスク隕石衝突は、歴史上、多数の負傷者を出した唯一の隕石衝突である。例外としては、非常に致命的だった可能性があるが記録が乏しい1490年の中国青羊隕石衝突が挙げられる。約20メートルのチェリャビンスク隕石は、ツングースカ大隕石衝突以来、地球の大陸に衝突した最大の物体として記録されている。

将来的に衝突が起こるのは確実だが、地域的に被害を与える小惑星の方が、地球全体に被害を与える大き目の小惑星よりも、その確率ははるかに高い。物理学者スティーブン・ホーキングの2018年の最後の著書『ビッグ・クエスチョンへの簡潔な回答』では、大型小惑星の衝突が地球にとって最大の脅威であると考えられている。^{[12] [13]} 2018年4月、B612財団は「[壊滅的な小惑星に]衝突することは100％確実だが、いつ起こるかは100％確実ではない」と報告した。 ^[14] 2018年6月、米国立科学技術会議は、アメリカは小惑星衝突イベントへの備えができていないと警告し、よりよい備えをするために「国家地球近傍天体準備戦略行動計画」を策定し発表した。^{[15] [16] [17] [18] [19]}

大型の小惑星は地球から遠く離れていても検出できるほど明るく、そのため、地球に接近する何年も前にその軌道を非常に正確に決定することができます。 2005年に米国議会がNASAに命じて開始したスペースガードのカタログ作成に大きく貢献し、 ^{[20]直径1キロメートル以上の}地球近傍天体約1,000個の目録は、例えば2017年には97%完了しました。^[21] 140メートルの天体の完全性は徐々に向上しており、約40%と推定されており、計画されているNASAのNEOサーベイヤーミッションは、2040年までにそれらのほぼすべてを特定すると予想されています。これらの既知の小惑星のいずれかによる衝突は、数十年から数世紀前に予測され、地球から遠ざけることを検討するのに十分な時間です。これらの小惑星はいずれも、少なくとも次の世紀は地球に影響を与えることはないため、少なくとも中期的には、地球規模の文明を終わらせる数キロメートル規模の衝突からはほぼ安全です。一方、直径数百メートルの小惑星による地域的な壊滅的な衝突は、現時点では排除できない。

140メートル未満の小惑星の衝突は大規模な被害は引き起こさないが、局所的には壊滅的である。それらははるかに一般的であり、より大きなものとは異なり、地球に非常に接近したときにのみ検出される。ほとんどの場合、これは最終接近時にのみ発生する。したがって、これらの衝突は常に継続的な監視が必要であり、通常は数週間前より早く特定することはできず、迎撃するには遅すぎる。2013年の米国議会での専門家の証言によると、NASAは当時、小惑星迎撃ミッションを開始する前に少なくとも5年間の準備を必要としていた。^[22]この準備時間は、すぐに打ち上げられるミッションを事前に計画することで大幅に短縮できるが、最初に小惑星に遭遇し、次に少なくとも地球の直径分だけゆっくりと小惑星を 逸らすために必要な打ち上げ後の数年間を短縮することは極めて難しいだろう。

ATLAS の名前の「Last Alert 」という部分は、このシステムが小惑星を発見したときには、その軌道が逸れるには何年も遅れるが、避難や標的地域の準備に必要な数日または数週間の警告を提供することを認めている。ATLAS プロジェクトリーダーのジョン・トンリー氏によると、「その時間は、その地域の人々を避難させ、建物やその他のインフラを保護する対策を講じ、海洋衝突によって発生する津波の危険に警戒するのに十分な時間です」。^[23] 2013 年のチェリャビンスクの17 メートル隕石衝突によって引き起こされた 10 億ルーブルを超える損害^[24]と 1500 人の負傷者^{[25]のほとんどは、}衝撃波によって割れた窓ガラスによるものでした。^[26]数時間前に警告があっただけでも、衝突前にすべての窓を開けて、窓から離れるなどの簡単な行動で、これらの損失と負傷を大幅に減らすことができたはずです。

ATLASプロジェクトは、NASAからの初期資金500万ドルでハワイ大学で開発され、その最初の要素は2015年にハレアカラに設置されました。 ^[27]この最初の望遠鏡は2015年末に完全に稼働し、2番目の望遠鏡は2017年3月にマウナロアに設置されました。2017年6月に両方の望遠鏡の当初は標準以下のシュミット補正板が交換されたことで、画像品質が公称2ピクセル（3.8インチ）幅に近づき、その結果感度が1等級向上しました。^[28] 2018年8月、このプロジェクトは南半球に2つの望遠鏡を設置するためにNASAから380万ドルの追加資金を獲得しました。現在、1つは南アフリカ天文台が、もう1つはチリのエルサウセ天文台がホストしています。どちらも2022年初頭に運用を開始しました。^{[1] [29] [30]} ATLASの地理的拡張により、南半球の遠くの可視性が高まります。空をより広範囲に観測し、より連続的にカバーし、悪天候に対する耐性を高め、視差効果から小惑星の軌道に関する追加情報も得られる。^[31] ATLASの完全なコンセプトは、8つの望遠鏡で構成され、世界中に分散して24時間体制で夜空全体をカバーします。

自動システムは、放射点が太陽に近すぎない限り、直径45メートル（150フィート）の小惑星に対しては1週間、120メートル（390フィート）の小惑星に対しては3週間前に警告を発する。 ^[27]比較すると、2013年2月のチェリャビンスク隕石衝突は、直径17メートル（60フィート）と推定される物体によるものだった。その到来方向はたまたま太陽に近かったため^[32]、地球ベースの可視光警報シス​​テムの死角にあった。暗い方向から到来する同様の物体は、現在ではATLASによって数日前に検出されるだろう。^[33]

主な設計目標の副産物として、ATLASは夜空にある中程度に明るい変光星や移動物体を識別できます。そのため、変光星^[34] 、超新星^[27]、 準惑星、彗星、衝突しない小惑星^[35]も探査します。

ATLASの完全なコンセプトは、直径50センチメートル、f/2のライト・シュミット望遠鏡8台で構成され、夜空全体を24時間カバーできるように世界中に広がり、それぞれに1億1000万画素のCCDアレイカメラが取り付けられている。現在のシステムは、そのような望遠鏡4台で構成されている。ATLAS1とATLAS2はハワイ諸島のハレアカラ火山とマウナロア火山で160km離れて運用されており、ATLAS3は南アフリカ天文台にあり、ATLAS4はチリにある。^{[36] [37] [38] [1]}これらの望遠鏡は、7.4°の広い視野（満月の直径の約15倍）で有名で、そのうち10,500 x 10,500のCCDカメラが中心の5.4° x 5.4°を撮影する。このシステムでは、約 1000 回の望遠鏡の向きの調整により、一箇所から見える夜空全体を撮影できる。1 回の露出に 30 秒、さらにカメラの読み出しと望遠鏡の向きの調整に 10 秒かかるため、各 ATLAS ユニットは毎晩 1 回強、可視光全体をスキャンでき、平均完全性限界は見かけの等級19である。 ^[39] ATLAS の使命は移動する物体を識別することであるため、各望遠鏡は実際には約 15 分間隔で一晩に 4 回、空の 4 分の 1 を観測する。条件が完璧であれば、4 台の望遠鏡を合わせて毎晩夜空全体を観測できるが、いずれかの場所での悪天候、時折発生する技術的問題、さらにはマウナ ロア山のまれな噴火などにより、有効なカバー率は低下する。 ^[40]望遠鏡による 4 回の露出により、小惑星の複数の観測結果を自動的に予備軌道にリンクすることができ、小惑星と明るい星が重なって 1 つの観測結果が失われてもある程度の堅牢性が得られる。天文学者はその後の夜に小惑星のおおよその位置を予測し、追跡調査を行うことができる。見かけの等級19は「かなり暗いが極端に暗いわけではない」と分類されており、非常に暗い場所から肉眼で見るには約10万倍暗い。これはサンフランシスコから見たニューヨークのマッチの炎の光に相当する。したがって、ATLASはハワイ大学のPan-STARRSなどの大型の調査望遠鏡アレイよりも、可視空をはるかに浅い深さで、はるかに速くスキャンする。Pan -STARRSは約100倍深くまで進むが、全天を一度スキャンするのに4分の1夜ではなく数週間かかる。^[27]これにより、ATLASは、地球に非常に接近したときに劇的に明るくなるわずか数日間しか見えない小さな小惑星を見つけるのに適している。

NASAの地球近傍観測プログラムは当初500万ドルの助成金を提供し、そのうち350万ドルは最初の3年間の設計、建設、ソフトウェア開発に充てられ、残りの助成金は2015年後半に完全運用サービスが開始されてから2年間のシステム運用に充てられました。^[41] NASAのさらなる助成金はATLASの継続的な運用^[42]と2つの南極望遠鏡の建設に充てられました。^[30]

完成した新しい ATLAS サイトは、南半球における以前のカバー範囲の不足を補っています( 「小惑星衝突予測」を参照)。既存の調査から東に約 120° (8 時間) 離れた場所にある ATLAS 南アフリカ望遠鏡 (およびシチリア島に計画されているNEOSTEL ) は、ハワイ/チリおよびカリフォルニアの昼間にも警告を発します。これは主に、最大で 1 日か 2 日で検出できるほど明るくなる小さな小惑星にとって重要です。

• SN 2018cow、2018年6月16日に発生した比較的明るい超新星。
• 2018 AH は、1971年以来、2018年1月2日に地球に最も接近した最大の小惑星です。
• A106fgF は、2018年1月22日に地球に非常に接近したか、または地球に衝突した、直径2～5メートルの小惑星です。
• 2018 RC、2018年9月3日の地球近傍小惑星（2018年9月9日の最接近の1日以上前に発見されたため注目に値する）。^[43]
• A10bMLz、未知の宇宙ゴミ、いわゆる「空のゴミ袋物体」、2019年1月25日。^[44]
• 2019 MO 、 2019年6月にプエルトリコの南のカリブ海に衝突した直径約4メートルの小惑星^[45]
• C/2019 Y4 (ATLAS)、彗星
• 2020 VT 4 は、これまで知られているどのニアミス小惑星よりも地球に近づいた5～10メートルの天体である。
• NASAのDARTが小惑星ディモルフォスに衝突した際に撮影された噴出物^[46]
• 楕円銀河におけるAT2022aedm爆発^[47]

• 公式サイト
• ATLAS: 小惑星地球衝突最終警報システム
• 惑星防衛会議 2017、YouTube （1時間10分29秒から開始） 、日本、2017年5月15日
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