小惑星衝突予測

小惑星衝突予測とは、小惑星が 地球に衝突する日時、衝突の場所、衝突の深刻度を予測することです。

影響予測のプロセスは、主に次の 3 つのステップで実行されます。

1. 小惑星の発見とその軌道の初期評価。通常、 2 週間未満の短い観測期間に基づきます。
2. 軌道決定を改善するための追跡観測
3. 将来のある時点で軌道が地球と交差するかどうか、いつ交差するか、どこで交差するかを計算する。 ^[1]

影響を予測する通常の目的は、適切な対応を導くことです。^[2]

ほとんどの小惑星は、広視野の望遠鏡に取り付けられたカメラによって発見されます。画像差分ソフトウェアは、空の同じ部分の最近の画像と以前の画像を比較し、移動、明るさの変化、または出現した物体を検出します。これらのシステムは通常、1 晩に数回の観測を行い、それらをリンクして非常に予備的な軌道決定を行うことができます。これにより、今後数晩のおおよその位置が予測され、その後、新しく検出された物体を観察できるほど強力な望遠鏡で追跡調査を行うことができます。その後、軌道交差の計算は 2 つの独立したシステムによって実行されます。1 つ ( Sentry ) はNASAが運営し、もう 1 つ ( NEODyS ) はESAが運営しています。

現在のシステムでは、主に太陽に対する接近方向、天候、月の満ち欠けなど、いくつかの要素がちょうど良い場合にのみ、接近する物体を検出します。全体的な成功率は約 1% で、より小さな物体の場合はさらに低くなります。^{[注 1]中型小惑星による地球へ}のニアミスは数年前から予測されており、実際に地球に衝突する可能性はわずかです。また、実際に衝突する小さな物体のいくつかは、数時間前に検出されています。後者はすべて荒野や海に衝突し、被害はありませんでした。衝突の大部分は、小さな未発見の物体によるものです。人口密集地域に衝突することはめったにありませんが、衝突 すると広範囲にわたる被害を引き起こす可能性があります。既存のシステムがアップグレードされ、新しいシステムが稼働するにつれて、より小さな物体の検出性能は向上していますが、現在のすべてのシステムには太陽の周りに死角があり、これを克服するには専用の宇宙ベースのシステムを使用するか、衝突の可能性のある何年も前に地球に接近した物体を発見するしかありません。

1992年にNASAに提出された報告書では、地球を横切る小惑星を発見、検証し、追跡観測を行うための協調調査（スペースガードと名付けられる）が推奨された。^[3]この調査は、25年以内に1キロメートルを超えるすべての物体の90％を発見するように規模が決められた。3年後、NASAのさらなる報告書では、10年以内に1キロメートルを超える短周期の地球近傍物体の60～70％を発見し、さらに5年以内に90％の完全性を達成する探索調査が推奨された。^[4]

1998年、NASAは、地球に衝突する危険性のある直径1km以上の地球近傍天体（NEO）の90%を2008年までに発見しカタログ化するという目標を正式に採用した。直径1kmという基準が選ばれたのは、かなりの研究により、1km未満の物体の衝突は局所的または地域的に重大な被害をもたらす可能性があるものの、世界的な大惨事を引き起こす可能性は低いことが示されたためである。^[3]直径1kmをはるかに超える物体の衝突は、人類の絶滅に至る、場合によっては人類の絶滅を含む世界的な被害をもたらす可能性がある。NASAの取り組みにより、いくつかのNEO探索活動に資金が提供され、2008年の目標日までに90%の目標に向けて大きく前進したほか、史上初めて小惑星衝突の予測に成功した（4メートルの2008 TC 3は衝突の19時間前に検出された）。しかし、2009年に直径約2 ～3キロメートルのいくつかのNEO（例：2009 CR _2、2009 HC 82、2009 KJ 、2009 MS 、 2009 OG）が発見され、まだ検出されていない大きな天体が存在することが示されました。

3年後の2012年、直径40メートルの小惑星367943デュエンデが発見され、わずか11か月後に再び地球に接近するが衝突しないとの予測に成功した。この天体はわずか100メートルしか離れていなかったため、これは画期的な予測であった。この小惑星は20m×40mの大きさで、厳重に監視されていた。最接近した日、偶然にも、より小さな小惑星が、予期せず、また検知されずに、太陽に近い方向から地球に接近していた。367943デュエンデとは異なり、この小惑星は衝突コースにあり、367943 デュエンデが通過する16時間前に地球に衝突し、チェリャビンスク隕石となった。この小惑星により1,500人が負傷し、7,000棟以上の建物が損壊し、人口密集地域への小惑星衝突であってもその危険性が認識されることになった。この小惑星は、直径17mと推定されている。

2018年4月、B612財団は「[壊滅的な小惑星が]地球に衝突することは100％確実だが、いつ衝突するかは100％確実ではない」と述べた。^[5]また、2018年に物理学者 スティーブン・ホーキングは、最後の著書『大きな疑問への簡潔な答え』の中で、小惑星の衝突が地球にとって最大の脅威であると述べた。^{[6] [7]} 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に備えていないと警告し、より良い準備のために国家地球近傍物体準備戦略行動計画を策定し発表した。^{[8] [9] [10] [11] [12]}

衝突を予測する最初のステップは、小惑星を検出し、その軌道を決定することです。背景の星がはるかに多い中で、かすかな地球近傍天体を探すのは、まさに干し草の山から針を探すようなものです。これは、地球近傍小惑星を発見するために設計された天体調査によって達成されます。視野が狭く、倍率が高い大多数の望遠鏡とは異なり、調査望遠鏡は視野が広く、十分な時間内に空全体をスキャンし、探しているかすかな地球近傍天体を捉えるのに十分な感度を備えています。

NEO に焦点を絞った調査では、同じ空の領域を連続して数回再訪します。その後、画像差分技術を使用して動きを検出できます。星を背景に画像から画像へと移動するものはすべて、すべての既知のオブジェクトのカタログと比較され、まだ知られていない場合は、正確な位置と観測時間とともに新しい発見として報告されます。これにより、他の観測者が新しく発見されたオブジェクトに関するデータを確認し、追加することができます。^{[1] [13]}

小惑星調査は、主に大型の望遠鏡を使用して、地球に著しく接近するかなり前に大型の小惑星を特定するカタログ調査と、主に小型の望遠鏡を使用して地球から数百万キロメートル以内の小型の小惑星を探す警告調査に大別できます。カタログ システムは、大型の小惑星を何年も前に発見することに重点を置いており、ゆっくりと (1 か月に 1 回程度) 深く空をスキャンします。警告システムは、比較的迅速に (1 晩に 1 回程度) 空をスキャンすることに重点を置いています。通常、カタログ システムほど暗い物体を検出することはできませんが、地球に非常に接近したときに数日間劇的に明るくなる小惑星を見逃すことはありません。一部のシステムでは、妥協して 1 週間に 1 回程度空をスキャンします。^{[出典が必要]}

より大きな小惑星（直径100 メートル超から1 キロメートル）の場合、予測は衝突する何年も前から数世紀前に小惑星をカタログ化することに基づいています。この手法が可能なのは、小惑星のサイズが遠くからでも見えるほど明るいためです。したがって、小惑星の軌道を測定し、地球に衝突が近づくずっと前に将来の衝突を予測することができます。この長い警告期間が重要なのは、1キロメートルの物体の衝突は世界的な被害を引き起こし、それを地球から遠ざけるには最低でも約10年の猶予期間が必要になるためです。2018年の時点で、世界的な被害を引き起こす1キロメートルサイズの物体（約900個）の一覧はほぼ完成しており、地域的な大きな被害を引き起こす140メートルの物体（約8500個）の一覧は約3分の1が完了しています。^{[注2] [注3] [13] [14] [15]正確な軌道を決定するための観測が不十分であったために、発見以来、天体の一部が}失われているという事実により、カタログ作成の有効性はある程度制限されている。

地球近傍天体の数は数百万個に上り、したがって地球に衝突する頻度ははるかに高いが、当然ながら被害ははるかに少ない。その大部分は未発見のままである。^[15]それらが地球に十分接近して明るくなって観測できるほどになることはめったになく、そのためほとんどは地球から数百万キロメートル以内でしか観測できない。したがって、それらは通常、かなり前からカタログ化できず、数週間から数日前に警告されるだけである。

接近する小惑星を検知する現在のメカニズムは、広い視野を持つ地上の可視光望遠鏡に依存している。現在、これらの望遠鏡はせいぜい毎晩空を監視できるため、1日未満で検知できるほど明るい小さな小惑星のほとんどを見逃してしまう。このような非常に小さな小惑星は、大きな小惑星よりも地球に衝突する頻度がはるかに高いが、被害は小さい。そのため、見逃しても影響は限定的である。さらに重要なことは、地上の望遠鏡は地球の昼側に衝突する小惑星のほとんどを検知できず、大きな小惑星でさえ見逃してしまうことである。これらの問題やその他の問題により、衝突の予測に成功することはほとんどない（§現在のシステムの有効性および§衝突予測の改善を参照）。^[13]

警報システムによって検出された小惑星は、地球に衝突する可能性が非常に近いため、地球から逸らすことはできませんが、影響を受けた地域から避難したり、その他の準備をしたりすることで、衝突の影響を軽減する時間は十分にあります。警報システムは、存在することがうまくカタログ化されているものの、軌道が十分に決定されていないため現在位置を予測できない小惑星も検出できます。

主な NEO に焦点を当てた調査と、すでに資金提供されている将来の望遠鏡を以下に示します。

当初、すべてのサーベイは北半球の比較的狭い範囲に集中していました。つまり、極端に南に偏角した空の約15%は一度も観測されておらず、^[16]南半球の残りの空は北半球の空よりも短い季節に観測されていました。さらに、夏季は暗い時間が少ないため、南北間のサーベイのバランスが取れておらず、北半球の夏には空のスキャン頻度が低くなっていました。現在南アフリカ天文台とチリのエルサウセ天文台で稼働しているATLAS望遠鏡は、地球の南東のこのギャップをカバーしています。^{[17] [16]}大型シノプティックサーベイ望遠鏡が完成すると、南半球の既存のカバー範囲が改善されます。元々米国南西部にあった3.5m宇宙監視望遠鏡は、2017年に解体され、西オーストラリア州に移されました。完成すると、これも地球のカバー範囲を改善するはずです。新しい敷地がサイクロン地域にあるため建設は遅れていたが、2022年9月に完成した。^{[18] [19]}

ATLAS、「小惑星地球衝突最終警報システム」は、4台の0.5メートル望遠鏡を使用している。2台はハワイ諸島のハレアカラとマウナロアに、1台は南アフリカ天文台に、1台はチリに設置されている。^{[17] [27] [21]}それぞれの望遠鏡の視野は30平方度で、毎晩4回の露出で見かけの等級19までの観測可能な空を調査している。 ^{[28] [29]}この調査は2017年からハワイの2台の望遠鏡で運用されており、2018年には南半球に設置されるさらに2台の望遠鏡のNASA資金を獲得した。これらの望遠鏡の建設には18か月かかると予想されていた。^[30]南半球に設置された望遠鏡は、ハワイからは観測できない空の15%をカバーし、北半球に設置された望遠鏡と組み合わせることで、赤道直下の夜空をノンストップでカバーします（南アフリカに設置された望遠鏡は、ハワイとは反対の半球にあるだけでなく、経度も逆です）。^[27] ATLASの完全なコンセプトは、直径50センチメートルのf/2ライトシュミット望遠鏡8台で構成され、世界中に分散して配置され、24時間体制で夜空全体をカバーします。

1998 年、カタリナ スカイ サーベイ (CSS) がスペースウォッチからアリゾナ大学の天空の調査を引き継ぎました。CSS では、マウント レモン山の頂上にある1.5 mカセグレン反射望遠鏡(サーベイとしてマウントレモン サーベイとも呼ばれる) と、マウント ビゲロー近くの0.7 mシュミット望遠鏡 (どちらも米国南西部のアリゾナ州ツーソン周辺) の 2 つの望遠鏡を使用しています。どちらのサイトでも同一のカメラが使用されており、1.5 m 望遠鏡では5平方度の視野、カタリナ シュミットでは 19平方度の視野が得られます。カセグレン反射望遠鏡は全天を調査し、見かけの等級21.5 より暗い天体を検出するのに 3 ～ 4 週間かかります。 0.7mの望遠鏡は、見かけの等級19より暗い天体を検出しながら、空の調査を完了するのに1週間かかります。 ^[31] 1台の低速望遠鏡と1台の中速望遠鏡を組み合わせたこの望遠鏡は、これまでのところ、他のどの単一の調査よりも多くの地球近傍天体を検出しています。これは、異なるタイプの望遠鏡を組み合わせる必要があることを示しています。

CSSにはかつて南半球の望遠鏡であるサイディングスプリングサーベイが含まれていた。しかし、資金が打ち切られたため2013年に運用は終了した。^[32]

木曽観測所は、日本の東京近郊の御嶽山にある1.05メートルのシュミット望遠鏡を使用しています。^[33] 2019年後半、木曽観測所は望遠鏡に新しい機器「トモエゴゼン」を追加しました。これは、高速で移動し、急速に変化する物体を検出するように設計されています。広い視野（20平方度）を持ち、わずか2時間で空をスキャンします。これは、2021年現在、他のどの調査よりもはるかに高速です。 ^{[34] [35]}これにより、この望遠鏡は警告調査のカテゴリに完全に分類されます。空を非常に速くスキャンするために、カメラは1秒間に2フレームをキャプチャします。つまり、感度は他のメートルクラスの望遠鏡（露出時間がはるかに長い）よりも低く、限界等級はわずか18になります。^{[36] [37]}ただし、他の調査で検出できるより暗い物体を見ることができないにもかかわらず、一晩に数回空全体をスキャンする機能により、他の調査では見逃される高速で移動する小惑星を発見できます。その結果、かなりの数の地球近傍小惑星が発見されました（たとえば、2021年に地球に接近する小惑星のリストを参照）。

大型シノプティックサーベイ望遠鏡（LSST）は、現在チリのセロパチョンに建設中の、8.4メートルの主鏡を備えた広視野サーベイ反射望遠鏡です。約3夜ごとに利用可能な空全体を調査します。科学的な運用は2022年に開始される予定です。^{[38]空を比較的高速にスキャンしますが、}見かけの等級27までの物体を検出できるため、近くの高速移動物体を検出するのに適しており、現在は遠くにあるより大きくて遅い物体の検出にも優れています。

潜在的に危険な小惑星を探すために太陽系を調査するために計画されている宇宙ベースの0.5m赤外線望遠鏡。^[39]この望遠鏡は受動冷却システムを使用するため、前身のNEOWISEとは異なり、冷却剤が不足して性能が低下することはありません。ただし、SEL1の位置を維持するために軌道維持用の推進剤を使用する必要があるため、ミッションの期間は限られています。ここから、ミッションは太陽のまぶしさによって地球ベースの衛星から隠された小惑星を探索します。2026年に打ち上げが予定されています。^{[22] [23]}

地球近傍天体探査望遠鏡 ( NEOSTEL ) は、ESAが資金提供しているプロジェクトで、現在初期プロトタイプが建設中です。この望遠鏡は、単一の反射鏡と複数の光学系および CCD を組み合わせた新しい「フライアイ」設計で、非常に広い視野 (約 45平方度) を実現します。完成すると、どの望遠鏡よりも広い視野を持ち、一晩で可視光線の大部分を調査できるようになります。初期プロトタイプが成功した場合、さらに 3 つの望遠鏡が世界中に設置される予定です。斬新な設計のため、主鏡のサイズは従来の望遠鏡と直接比較することはできませんが、従来の 1 メートル望遠鏡と同等です。^{[40] [41]}

望遠鏡自体は2019年末までに完成する予定で、シチリア島のムファラ山への設置は2020年に完了する予定だったが、2022年に延期された。^{[24] [40] [42]}

広域赤外線探査衛星（WIDE）は、2009年12月に打ち上げられた0.4mの赤外線波長の 宇宙望遠鏡で、 ^{[43] [44] [45]} 2011年2月に休止状態となった。 ^{[46] 2013年に}NEOWISEミッションの下で地球近傍天体の探索のために再稼働した。^[47]この段階では、探査機の極低温冷却材が枯渇していたため、探査機の4つのセンサーのうち2つしか使用できなかった。これにより、地上の望遠鏡ではこれまで見られなかった小惑星が新たに発見されることはあるものの、生産性は大幅に低下した。4つのセンサーすべてが稼働していたピーク時には、WISEは228万個の小惑星観測を行った。近年は、極低温冷却材がないため、NEOWISEは通常、年間約15万個の小惑星観測を行っている。^[20]次世代の赤外線宇宙望遠鏡は極低温冷却を必要としないように設計されています。^[48]

Pan-STARRS、「パノラマ調査望遠鏡および迅速対応システム」は、現在（2018年）ハワイのハレアカラにある2台の1.8メートルのリッチー・クレティエン望遠鏡で構成されています。この望遠鏡は、多数の新しい小惑星、彗星、変光星、超新星、その他の天体を発見しました。^{[49]現在、その主な使命は、}衝突イベントを脅かす地球近傍天体の検出であり、ハワイ（全天の4分の3）から見かけの等級24までのすべての天体のデータベースを作成することが期待されています。Pan -STARRS NEO調査は、赤緯-47.5の北の空全体を調査します。^[50]全天を調査するには3〜4週間かかります。^{[51] [52]}

宇宙監視望遠鏡（SST）は、広視野角システムにより、深宇宙の小さくて見えにくい物体を検出、追跡、識別できる3.5メートルの望遠鏡です。SSTマウントは高度なサーボ制御技術を使用しており、このサイズの望遠鏡の中で最も高速で機敏な望遠鏡の1つとなっています。^{[53] [54]}視野は6平方度で、晴天の6夜で視等級20.5までの可視空をスキャンできます。主な任務は軌道上の破片を追跡することです。この任務は地球近傍小惑星の発見に似ており、両方が可能です。^[55]

SSTは当初、ニューメキシコ州のホワイトサンズミサイル実験場で試験と評価のために配備されました。2013年12月6日、望遠鏡システムを西オーストラリア州エクスマスのハロルド・E・ホルト海軍通信ステーションに移設することが発表されました。SSTは2017年にオーストラリアに移され、2020年に初観測を行い、2年半の試験プログラムを経て2022年9月に運用を開始しました。^{[56] [57]}

スペースウォッチは、1980年に設立された地球近傍小惑星の発見に重点を置いた初期の天体調査でした。スペースウォッチは、小惑星の探索にCCD 画像センサーを使用した最初の組織であり、移動する物体をリアルタイムで自動的に検出するソフトウェアを開発した最初の組織でした。これにより、生産性が大幅に向上しました。1990年以前は、年間数百回の観測が行われていました。自動化後、年間の生産性は100倍に跳ね上がり、年間数万回の観測が行われました。これが、今日の調査への道を開きました。^[26]

この調査は現在も行われているが、1998年にカタリナ・スカイ・サーベイに取って代わられた。それ以来、カタリナ・スカイ・サーベイは、自ら新しい発見をするよりも、他の調査による発見のフォローアップに重点を置いている。特に、優先度の高いPHOが発見後に失われないようにすることを目的としている。調査望遠鏡は1.8メートルと0.9メートル、フォローアップ望遠鏡は2.3メートルと4メートルの2つである。^[26]

ツヴィッキートランジェント施設（ZTF）は、中間パロマートランジェントファクトリー（2009〜2017年）に取って代わり、2018年に稼働しました。この施設は、超新星、ガンマ線バースト、2つの中性子星の衝突など、明るさが急速に変化するトランジェントオブジェクトや、彗星や小惑星などの移動物体を検出するように設計されています。ZTFは、47平方度の視野を持つ1.2メートルの望遠鏡で、3晩で北の空全体を撮影し、毎晩2回、限界等級20.5まで天の川面をスキャンするように設計されています。^{[58] [59]} ZTFによって生成されるデータの量は、前任者の10倍になると予想されています。^[60]

新しい小惑星が発見され報告されると、他の観測者がその発見を確認し、新しく発見された物体の軌道を定義するのに役立ちます。国際天文学連合 小惑星センター(MPC) は、小惑星の軌道に関する情報の世界的な情報センターとして機能しています。検証が必要で、まだ軌道が不確かな新しい発見のリストを発行し、世界中からその結果の追跡観測を収集します。通常、珍しく高価な広視野望遠鏡を必要とする最初の発見とは異なり、その物体の位置がおおよそわかっているため、通常の望遠鏡を使用して物体を確認できます。世界中にはこのような望遠鏡がはるかに多くあり、装備の整ったアマチュア天文家でさえ、中程度に明るい小惑星の貴重な追跡観測を提供できます。たとえば、アマチュアのピーター・バートホイッスルの裏庭にあるグレート・シェフォード天文台は、通常、毎年何千もの観測結果を小惑星センターに提出しています。 ^{[62] [20]}それにもかかわらず、いくつかの調査（例えばCSSやSpacewatch）には専用の追跡望遠鏡があります。^[26]

フォローアップ観測が重要なのは、天体調査で発見が報告された後、数日または数週間は再びその天体を観測しに戻らない可能性があるためです。このとき、その天体は検出するには暗すぎる可能性があり、失われた小惑星になる危険があります。観測回数が多く、観測弧が長いほど、軌道モデルの精度が高くなります。これは、次の 2 つの理由で重要です。

1. 差し迫った衝突の場合、衝突がどこで発生するか、人口密集地域に衝突する危険があるかどうかをより正確に予測するのに役立ちます。
2. 今回地球に接近しない小惑星については、軌道モデルが正確であればあるほど、その位置をより将来まで予測することができる。これにより、小惑星が次回接近したときに回収が可能になり、衝突を何年も前に予測することができる。^[13]

小惑星の大きさを評価することは、衝突の深刻さを予測し、したがって必要な措置（もしあれば）を予測する上で重要である。従来の望遠鏡による可視光の反射を観測するだけでは、物体は推定直径の50%から200%の範囲、したがって推定体積および質量の8分の1から8倍の範囲になる可能性がある。^[63]このため、重要なフォローアップ観測の1つは、赤外線望遠鏡を使用して、小惑星を熱赤外線スペクトル（長波長赤外線）で測定することです。小惑星から放出される熱放射の量と反射可視光の量を合わせると、可視スペクトルでの明るさだけを見るよりもはるかに正確にサイズを評価できます。熱赤外線と可視光の測定値を併用することで、小惑星の熱モデルは、実際のサイズの約10%以内でサイズを推定できます。

こうした追跡観測の一例としては、当時（1997年）世界最大の赤外線望遠鏡であったUKIRTによる3671ディオニュソスの観測があげられる。 ^[64] 2つ目の例は、2013年に欧州宇宙機関（ESA）のハーシェル宇宙望遠鏡が99942アポフィスを追跡観測したことだ。この観測では、アポフィスが以前の推定よりも20%大きく、質量が75%大きいことが示された。^[65]しかし、こうした追跡観測はまれである。地球近傍小惑星のほとんどは、その大きさの推定が可視光のみに基づいている。^[66]

物体が最初に赤外線調査望遠鏡によって発見された場合、可視光による追跡で正確なサイズの推定が可能になり、赤外線による追跡は必要ありません。ただし、上記の地上調査望遠鏡はいずれも熱赤外線波長では動作しません。NEOWISE衛星には2つの熱赤外線センサーがありましたが、冷媒がなくなると動作を停止しました。したがって、現在、地球近傍物体の発見に焦点を当てたアクティブな熱赤外線スカイサーベイはありません。2025年に打ち上げ予定の 新しい宇宙ベースの熱赤外線調査望遠鏡、地球近傍物体監視ミッションの計画があります。

小惑星と地球の間の最小軌道交差距離 (MOID) は、それらの軌道の最も近い点の間の距離です。この最初のチェックは、衝突の予測を行うことはできない大まかな尺度ですが、軌道パラメータのみに基づいており、小惑星が地球にどれだけ近づく可能性があるかの初期の尺度となります。MOID が大きい場合、2 つの物体は互いに近づくことはありません。この場合、小惑星の軌道が将来のある時点で MOID が減少するように乱されない限り、地球に衝突することはなく、無視できます。ただし、MOID が小さい場合は、衝突が将来起こるかどうかを判断するために、より詳細な計算を実行する必要があります。MOID が 0.05  AU未満で絶対等級が22 より明るい小惑星は、潜在的に危険な小惑星に分類されます。^[67]

最初の軌道がわかれば、数年後の潜在的な位置を予測し、地球の将来の位置と比較することができます。小惑星と地球の中心の距離が地球の半径よりも短い場合、衝突の可能性があると予測されます。小惑星の軌道の不確実性を考慮するために、不確実性の範囲内でわずかに異なるパラメータを使用して、多くの将来の予測（シミュレーション）が行われます。これにより、衝突の可能性をパーセンテージで推定できます。たとえば、1,000 回のシミュレーションが実行され、73 回で衝突が発生した場合、予測は 7.3% の衝突の可能性になります。^[68]

NEODyS (Near Earth Objects Dynamic Site) は、地球近傍天体に関する情報を提供する欧州宇宙機関のサービスです。これは、継続的かつ (ほぼ) 自動的に維持される地球近傍小惑星の軌道データベースに基づいています。このサイトは、NEO コミュニティにさまざまなサービスを提供しています。主なサービスは、2100 年までの期間をカバーするすべての地球近傍小惑星の衝突監視システム (CLOMON2) です。^[69]

NEODyS の Web サイトにはリスク ページがあり、現在から 2100 年までに地球に衝突する確率が 10 ⁻¹¹を超えるすべての NEOがリスク リストに表示されます。リスク リストの表では、NEO は次のように分類されます。

• 「特別な」、 （99942）アポフィスの場合もそうであった。
• 「観測可能」とは、現在観測可能であり、軌道を改善するために追跡調査が極めて必要な物体である。
• 「回復可能」とは、現在は目に見えないが、近い将来に回復できる可能性がある物体のことである。
• 「失われた」とは、絶対等級（H）が25より明るいが、軌道が不確実すぎるため事実上失われた天体である。
• 「小さい」天体、つまり絶対等級が 25 より暗い天体。たとえ「失われた」としても、地上に大きな被害をもたらすほどには小さすぎると考えられています (ただし、チェリャビンスク隕石はこれより暗かったでしょう)。

各オブジェクトには独自のインパクターテーブル（IT）があり、リスク評価を決定するのに役立つ多くのパラメータが表示されます。^[70]

NASAのセントリーシステムは、 MPCの既知の小惑星カタログを継続的にスキャンし、その軌道を分析して将来の衝突の可能性を探ります。^[1] ESAのNEODySと同様に、セントリーシステムは将来の衝突の可能性のあるリストとそれぞれの確率を提供します。セントリーシステムはNEODySとは少し異なるアルゴリズムを使用しており、有用なクロスチェックと確証を提供します。

現在のところ、衝突は予測されていない（現在最も高い確率で衝突するとされているのは、直径約7メートルの小惑星2010 RF 12で、2095年9月に地球を通過する予定だが、衝突する可能性はわずか10％と予測されている。また、サイズが小さいため、衝突による被害は最小限に抑えられる）。^{[71] [72]}

右の図の楕円は、地球に最も接近した際の小惑星の一例の予測位置を示している。最初は、小惑星の観測がわずかしかないため、誤差楕円は非常に大きく、地球を含む。地球が大きな誤差楕円の小さな一部分しか覆っていないため、衝突予測確率は小さい。（誤差楕円は数千万 km、場合によっては数億 km に及ぶこともよくある。）さらに観測を進めると誤差楕円は縮小する。誤差楕円にまだ地球が含まれている場合、予測される衝突確率は上昇する。これは、固定サイズの地球が、より小さな誤差領域のより大きな部分を覆うことになるためである。最後に、さらに多くの観測（多くの場合、レーダー観測、またはかなり古いアーカイブ画像での同じ小惑星の以前の目撃の発見）によって楕円が縮小し、通常、地球がより小さな誤差領域の外側にあることが明らかになり、衝突確率はほぼゼロになる。^[73]まれに、地球が縮小し続ける誤差楕円内にとどまり、衝突確率が 1 に近づくこともある。

実際に地球に衝突する軌道上にある小惑星の場合、観測を重ねるにつれて、予測される衝突確率は増え続ける。この当初の非常に類似したパターンにより、地球から数百万キロ離れた小惑星と実際に地球に衝突する小惑星をすぐに区別することが困難になる。これにより、いつ警報を発するかの判断が難しくなる。確実性を高めるには時間がかかり、予測される衝突に反応する時間が減るからだ。しかし、警報を発するのが早すぎると、誤報を引き起こし、小惑星が実際に地球を逃した場合に「狼少年」効果を引き起こす危険性がある。NASA は、小惑星が衝突する可能性が 1% を超える場合に警報を発する。

2004年12月、アポフィスが2029年4月13日に地球に衝突する確率は2.7%と推定され、この小惑星の不確実性領域は82,818kmに縮小した。^[74]

衝突が予測されたら、潜在的な重大性を評価し、対応計画を立てる必要がある。^[2]衝突までの時間と予測される重大性によっては、住民に警告を発するだけで済む場合もある。例えば、予測はできなかったが、2013年のチェリャビンスクでの衝突は、教師のユリア・カルビシェワが窓越しに目撃した。彼女は、生徒たちに教室の窓から離れ、身をかがめて隠れるよう指示することで予防措置を取るのが賢明だと考えた。爆発が来たとき、立ったままだったこの教師は深刻な裂傷を負い、窓ガラスが彼女の片腕と左大腿部の腱を切断したが、彼女が机の下に隠れるよう指示した生徒たちは誰も裂傷を負わなかった。^{[75] [76]}衝突が予測され、住民全体に警告が出されていれば、同様の簡単な予防措置で負傷者数を大幅に減らすことができただろう。他のクラスの子どもたちも負傷した。^[77]

より深刻な衝突が予測される場合、対応としてその地域からの避難、または十分なリードタイムがあれば小惑星を撃退する回避ミッションが必要となるかもしれない。 2013年の米国議会での専門家の証言によると、NASAは小惑星迎撃ミッションを開始するまでに少なくとも5年の準備が必要であり、これはDART宇宙船の助けを借りて、小惑星の衛星で非危険なNEO小惑星ディモルフォスを運動学的に逸らすことで実証された。^[78]ディディモス系への10か月の旅の後、衝突体は2022年9月26日に時速約15,000マイル（時速24,000キロメートル）の速度でディモルフォスに衝突した。^{[79] [80]}この衝突により、ディモルフォスのディディモス周回軌道周期は10%減少した。32 ± 2分。^{[81] [82] [83] [84]}

現在のシステムの有効性は、いくつかの方法で評価することができます。下の図は、核兵器の爆発を検知するために設計された超低周波音センサーによって記録された、予測に成功した衝突の数と予測できなかった小惑星の 衝突の数を毎年比較したものです。^[85]これは、成功率が時間の経過とともに増加していることを示していますが、大部分は依然として見逃されています。

この方法で有効性を評価する際の問題点の 1 つは、低周波音センサーの感度が、一般的に被害がほとんどない小さな小惑星まで及ぶことです。見逃される小惑星は小さい傾向があり、小さな小惑星を見逃してもそれほど重要ではありません。対照的に、昼側に衝突する大きな小惑星を見逃すことは非常に問題であり、予期せぬ中型チェリャビンスク隕石が実際の軽い例です。実際に重要な (まれな) 大型小惑星の検出の有効性を評価するには、別のアプローチが必要です。

より大きな小惑星に対する有効性は、地球に衝突しなかったが接近した小惑星の警告時間を見ることによって評価できます。月よりも接近した小惑星を示す下の図は、最接近のどれくらい前に最初に検出されたかを示しています。超低周波音センサーが 地上からの真実を提供する実際の小惑星衝突とは異なり、接近が検出されなかった小惑星がどれだけあったかを確実に知ることは不可能です。したがって、下の図では、完全に検出されなかった小惑星は除外されています。検出された小惑星のうち、約半数が地球を通過するまで検出されなかったことが図からわかります。それらが地球に衝突するコース上にあった場合、主に太陽に近い方向から接近したため、衝突する前に発見されることはなかったでしょう。これには、太陽に近い方向から接近し、通過してから2日後まで検出されなかった2018 AHなどのより大きな小惑星が含まれます。これはチェリャビンスク隕石の約100倍の質量があると推定されています。

注目すべきは、より多くの調査サイトがオンラインになるにつれて検出数が増加していることですが (たとえば、2016 年の ATLAS と 2018 年の ZTF)、検出の約半分は必ず小惑星が地球を通過した後に行われていることです。以下のチャートは、上記の棒グラフに記載されている接近の警告時間を、発生した年ではなく小惑星のサイズごとに視覚化したものです。チャートのサイズは、小惑星の相対的なサイズをスケールで示しています。これは、各小惑星の絶対等級、つまり明るさに基づいたおおよそのサイズの尺度に基づいています。比較のために、人のおおよそのサイズも示されています。

絶対振幅30以上

（比較のための人の大きさ）

アブスマグニチュード 29–30

絶対等級 28～29

絶対等級 27～28

絶対等級 26～27

（チェリャビンスク隕石の推定サイズ）

絶対等級 25～26

絶対マグニチュード25未満（最大）

ご覧のとおり、大型小惑星を予測する能力は 21 世紀初頭から大幅に向上しており、現在では一部の小惑星がカタログ化されている (1 年以上前に予測されている) か、早期警告時間 (1 週間以上) が使用可能になっています。

現在のシステムの有効性を示す最後の統計は、小惑星衝突の平均警告時間です。予測に成功した数少ない小惑星衝突に基づくと、最初の検出から衝突までの平均時間は現在約 9 時間です。ただし、小惑星の最初の観測、データの提出、および衝突予測につながるフォローアップの観測と計算の間には、ある程度の遅延があります。

上で述べた、すでに資金提供されている望遠鏡に加えて、衝突予測を改善するためにNASAによって2つの別々のアプローチが提案されている。両方のアプローチは、現在のシステムの最大の弱点である衝突予測の最初のステップ（地球近傍小惑星の発見）に焦点を当てている。最初のアプローチでは、 LSSTに似た、より強力な地上望遠鏡を使用する。^[86] 地上にあるため、このような望遠鏡は地球の周りの空の一部しか観測できない。特に、すべての地上望遠鏡は、太陽の方向から来る小惑星に対して大きな死角がある。 [ ^{13]さらに、気象条件、}大気光、月の満ち欠けによる影響を受ける。

これらすべての問題を回避するために提案されている2番目のアプローチは、地球の周りの空のより広い領域を観測できる宇宙望遠鏡の使用です。それでも太陽を直接向けることはできませんが、克服しなければならない青空の問題はないため、地上の望遠鏡よりも太陽のはるかに近い空にある小惑星を検出できます。^[72]天候や大気光の影響を受けず、一年中24時間稼働することもできます。最後に、宇宙の望遠鏡には、地球の大気の干渉を受けずに赤外線センサーを使用できるという利点があります。これらのセンサーは光学センサーよりも小惑星の検出に優れており、 UKIRTなどの地上の赤外線望遠鏡もありますが、^[87]小惑星の検出用に設計されていません。ただし、宇宙望遠鏡はより高価で、寿命が短い傾向があります。したがって、地上ベースと宇宙ベースの技術は、ある程度まで互いに補完し合っています。^[13]赤外線スペクトルの大部分は地球の大気によって遮られていますが、非常に有用な熱（長波長赤外線）周波数帯は遮られていません（下の図の10μmのギャップを参照）。これにより、地球近傍小惑星を検出するために設計された地上ベースの熱画像調査が可能になりますが、現在計画されているものはありません。

地球の軌道上にある望遠鏡でさえ克服できない問題がもう 1 つあります (熱赤外線スペクトルで動作する場合を除く)。それは照明の問題です。小惑星は月の満ち欠けと似た満ち欠けをします。軌道上にある望遠鏡は、空の太陽に近い物体を遮るものなく見ることができるかもしれませんが、それでも物体の暗い側を見ていることになります。これは、太陽が主に地球から離れた側を照らしているためであり、新月の場合も同様です。この衝効果により、物体はこれらの段階では完全に照らされているときよりもはるかに暗くなり、検出が困難になります (下の図表を参照)。

この問題は、熱赤外線調査（地上または宇宙ベース）を使用することで解決できます。通常の望遠鏡は太陽から反射された光を観測することに依存しているため、対向効果が発生します。熱赤外線を検出する望遠鏡は、物体の温度のみに依存します。その熱の輝きはどの角度からでも検出でき、特に、異なる熱特性を持つ背景の星と小惑星を区別するのに役立ちます。^[63]

この問題は、熱赤外線を使わずに、宇宙望遠鏡を地球から遠ざけて太陽の近くに配置することで解決することもできます。そうすれば、望遠鏡は太陽と同じ方向から地球を振り返ることができ、望遠鏡よりも地球に近い小惑星は対向し、はるかによく照らされるようになります。地球と太陽の間には、2 つの天体の重力が完全にバランスしている点があり、太陽地球 L1ラグランジュ点(SEL1) と呼ばれます。これは地球から約 160 万キロメートル (100 万マイル) 離れており、月の約 4 倍の距離にあり、このような宇宙望遠鏡を配置するのに理想的です。^[13]この位置の問題の 1 つは、地球のグレアです。SEL1 から外を見ると、地球自体が最大輝度になっているため、そこに設置された望遠鏡ではその領域の空を見ることができません。幸いなことに、これは地上の望遠鏡が小惑星を見つけるのに最も適した領域と同じ空であるため、2 つは互いに補完し合っています。

宇宙望遠鏡のもう 1 つの可能な位置は、太陽にさらに近い位置、たとえば金星のような軌道です。これにより、地球の軌道をより広い範囲で見ることができますが、距離は長くなります。SEL1ラグランジュ点にある望遠鏡とは異なり、地球と同期しているわけではなく、金星と同様の速度で太陽を周回します。このため、衝突直前に小惑星の警告を提供できる位置にいることはほとんどありませんが、主に太陽に近い軌道を周回する物体を最終接近前にカタログ化するには適切な位置にあります。^[13]金星のように太陽に近づくことの問題の 1 つは、宇宙船が暑すぎて赤外線波長を使用できない可能性があることです。2 つ目の問題は通信です。望遠鏡は年間の大半は地球から遠く離れているため (ある時点では太陽の背後にさえなる)、通信は遅くなることが多く、ディープ スペース ネットワークに高額な費用をかけて改良しない限り、通信が不可能になることもあります。^[13]

この表は、現在の望遠鏡が直面しているさまざまな問題のうち、どの問題がさまざまな解決策によって解決されるかをまとめたものです。

2017年、NASAは、今後数十年で140メートル以上の地球近傍天体の90％を検出するためのいくつかの代替ソリューションを提案しました。検出感度はサイズとともに低下しますが、完全になくなるわけではないため、これにより、地球に頻繁に衝突する小さな物体の検出率も向上します。提案のいくつかは、改良された地上望遠鏡とSEL1ラグランジュ点に配置された宇宙望遠鏡の組み合わせを使用しています。^{[13] [2] [72]}多数の大型地上望遠鏡はすでに建設の最終段階にあります（上記を参照）。SEL1に位置する宇宙ベースのミッションであるNEOSMにも現在資金が提供されています。2026年に打ち上げられる予定です。^{[22] [23]}

以下は、地球に衝突したか、衝突する可能性があり、事前に予測されていたすべての地球近傍天体のリストです。^[88]このリストには、将来衝突する可能性が50％以上であると特定された物体も含まれますが、現時点ではそのような将来の衝突は予測されていません。^[89]小惑星の検出能力が向上するにつれて、予測は将来さらに成功すると予想されます。

これらの天体に加えて、隕石CNEOS20200918は2022年にATLASのアーカイブデータで発見され、2020年9月18日の衝突の10分前に撮影されました。技術的には衝突前に発見できた可能性がありますが、後になって初めて発見されました。^[98]

軌道上で観測された物体の中には、観測後すぐに衝突したかもしれないが、実際には衝突していないかもしれないものも数多くある。未確認の飛跡は軌道の幅が広く、地球への衝突と一致するのはそのうちの一部だけなので、これらの衝突の可能性のある物体の正確な数を知ることは難しい。一例として、2018年1月22日に観測された物体A106fgFがあるが、観測期間はわずか39分である。^{[注 19]}

• 地球をかすめる火の玉
• 地球に接近する小惑星のリスト
•  地球に衝突した小惑星と隕石のリスト

• 地球衝突データベース
• 地球衝撃影響プログラム
• NASA JPL が予測した接近（衝突を含む）