Смертоносные астероиды прячутся у всех на виду. Новый инструмент помогает их обнаружению.

Эд Ло хочет спасти Землю от смертоносных астероидов.

Или, по крайней мере, если на нашем пути появится большой космический камень, доктор Лу, бывший астронавт НАСА со степенью доктора философии в области прикладной физики, хочет найти его до того, как он ударит нас — надеюсь, с годами предупреждений и возможностей для человечества. . потратить это.

Во вторник Фонд B612, некоммерческая группа, основанная доктором Лу, объявила об открытии более 100 астероидов. (Название учреждения является отсылкой к детской книге Антуана де Сент-Экзюпери «Маленький принц»; B612 — главный астероид персонажа.)

Это само по себе не заметно. Наблюдатели за небом по всему миру постоянно сообщают о новых астероидах. Сюда входят любители с телескопами на заднем дворе и роботизированные обзоры, которые систематически исследуют ночное небо.

Примечательно, что B612 не строил новый телескоп и даже не проводил новых наблюдений с помощью существующих телескопов. Вместо этого исследователи, финансируемые B612, применили сложные вычислительные возможности к изображениям многолетней давности — 412 000 из них в цифровом архиве Национальной исследовательской лаборатории инфракрасной оптики или NOIRLab — чтобы отсеять астероиды из 68 миллиардов точек космического света. запечатлено на снимках.

Это современный метод астрономии.» — сказал доктор Лу.

Поиск добавляет к Усилия НАСА и других организаций по «планетарной обороне» во всем мире.

Сегодня из 25 000 околоземных астероидов диаметром не менее 460 футов найдено только около 40 процентов. Остальные 60 процентов — около 15 000 космических камней, каждый из которых может высвободить энергию, эквивалентную сотням миллионов тонн тротила при столкновении с Землей, — остаются неоткрытыми.

B612 сотрудничал с Иоахимом Мойенсом, аспирантом Вашингтонского университета, и научным руководителем Марио Юриком, профессором астрономии. Они и их коллеги из университетского Института исследований с интенсивным использованием данных в астрофизике и космологии разработали алгоритм, способный анализировать астрономические изображения не только для определения того, какие точки света могут быть астероидами, но и для того, чтобы увидеть, какие точки света на изображениях, сделанных в разные ночи. на самом деле один и тот же астероид.

По сути, исследователи разработали способ обнаружения того, что на самом деле видели, но не наблюдали.

Обычно астероиды обнаруживаются, когда одна и та же часть неба фотографируется несколько раз в течение одной ночи. Участок ночного неба содержит множество точек света. Далекие звезды и галактики остаются в том же порядке. Но объекты гораздо ближе, в пределах Солнечной системы, движутся быстро, и их положение меняется в течение ночи.

Астрономы называют серию наблюдений за одним движущимся объектом в течение одной ночи «слежением». Трекер указывает на движение объекта, направляя астрономов туда, где они могут провести еще одну ночь. Они также могут искать старые фотографии того же объекта.

Многие астрономические наблюдения, которые не являются частью систематических поисков астероидов, неизбежно регистрируют астероиды, но только в одно время и в одном месте, а не в нескольких наблюдениях, необходимых для того, чтобы собрать воедино небольшие траектории.

Например, изображения NOIRLab были сделаны главным образом 4-метровым телескопом Виктора М. Бланко в Чили в рамках исследования почти одной восьмой части ночного неба для картирования распределения галактик во Вселенной.

Дополнительные световые пятна игнорировались, потому что это не то, что изучали астрономы. «Это просто случайные данные на случайных снимках неба», — сказал доктор Лу.

Но для г-на Мойенса и д-ра Юрика единственная точка света, которая не является звездой или галактикой, является отправной точкой для их алгоритма, который они назвали восстановлением гелиоцентрической орбиты без треклета или THOR.

Закон гравитации управляет движением астероида. THOR создает тестовую орбиту, соответствующую наблюдаемой точке света, при условии определенного расстояния и скорости. Затем он вычисляет, где находился астероид в следующую и предыдущую ночи. Если в данных появится светящаяся точка, это может быть тот же астероид. Если алгоритм сможет объединить пять или шесть наблюдений в течение нескольких недель, это многообещающий кандидат на открытие астероида.

В принципе, существует бесконечное количество возможных тестовых орбит для изучения, но это никогда не бывает непрактичным для расчета. На практике, поскольку астероиды скапливаются вокруг определенных орбит, алгоритму нужно учитывать только несколько тысяч тщательно отобранных возможностей.

Однако расчет тысяч тестовых орбит для тысяч потенциальных астероидов — сложная задача, чтобы взломать цифры. Но появление облачных вычислений — огромных вычислительных мощностей и хранилищ данных, распространяемых через Интернет, — делает это возможным. Google выделил время на свою платформу Google Cloud для этих усилий.

«Это одно из самых крутых приложений, которые я когда-либо видел», — сказал Скотт Бенберти, директор по прикладному искусственному интеллекту в Google.

На данный момент ученые изучили примерно восьмую часть данных за один месяц, сентябрь 2013 года, из архивов NOIRLab. THOR произвел 1354 потенциальных астероида. Некоторые из них уже были в каталоге астероидов, который ведет Центр малых планет Международного астрономического союза. Некоторые из них наблюдались ранее, но в течение одной ночи и небольшого пути было недостаточно, чтобы уверенно определить орбиту.

Центр малых планет подтвердил, что на данный момент 104 объекта являются новыми открытиями. Архив NOIRLab содержит данные за семь лет, указывающие на то, что десятки тысяч астероидов ждут своего открытия.

«Я думаю, это крутоИсказал Мэтью Пейн, директор Центра малых планет, который не участвовал в разработке THOR. «Я думаю, что это очень интересно, а также позволяет нам эффективно использовать уже существующие архивные данные.. «

В настоящее время алгоритм настроен на поиск только астероидов главного пояса, орбиты которых находятся между Марсом и Юпитером, а не околоземных астероидов, которые могут столкнуться с нашей планетой. Распознать околоземные астероиды сложнее, потому что они движутся быстрее. Различные наблюдения за одним и тем же астероидом могут быть удалены друг от друга по времени и расстоянию, и алгоритму нужно больше обрабатывать числа, чтобы установить связи.

«Это, безусловно, удастся», сказал г-н Моэн. «Нет никаких причин, почему бы и нет. У меня действительно не было возможности попробовать это».

THOR может не только открывать новые астероиды в старых данных, но и изменять будущие наблюдения. Возьмем, например, Обсерватория Веры С. Робинранее известный как Большой универсальный обзорный телескоп, в настоящее время строится в Чили.

Обсерватория Рубина, финансируемая Национальным научным фондом, представляет собой 8,4-метровый телескоп, который часто сканирует ночное небо, чтобы отслеживать изменения с течением времени.

Частью миссии обсерватории является изучение крупномасштабной структуры Вселенной и выявление далеких сверхновых, также известных как сверхновые. Ближе к дому вы также обнаружите большое количество объектов размером меньше одной планеты, вращающихся вокруг Солнечной системы.

Несколько лет назад некоторые ученые предположили, что схемы наблюдений телескопа Рубина можно изменить, чтобы он мог обнаруживать больше столкновений с астероидами и, таким образом, быстрее обнаруживать более опасные, но не обнаруженные астероиды. Но это изменение замедлило бы другие астрономические исследования.

Если алгоритм THOR окажется хорошо работающим с данными Рубина, телескопу не нужно будет сканировать одну и ту же часть неба дважды за ночь, вместо этого он сможет охватить вдвое большую площадь.

«В принципе, это может быть революционным или, по крайней мере, очень важным», — сказал Желько Ивезич, директор телескопа и автор научной статьи, описывающей THOR и тестирующей его на основе наблюдений.

Если телескоп сможет возвращаться в одно и то же место на небе каждые две ночи, а не каждые четыре ночи, это может принести пользу другим исследованиям, включая поиск сверхновых.

«Это был бы еще один эффект алгоритма, который не имеет ничего общего с астероидами», — сказал доктор Эвезек. «Это очень хорошо показывает, как меняется ландшафт. Меняется научная экосистема, потому что теперь программное обеспечение может делать то, о чем вы даже не мечтали 20 или 30 лет назад, о чем вы даже не думали».. «

Для доктора Лу THOR предлагает другой способ достижения тех же целей, что и десять лет назад.

В то время B612 присматривался к амбициозному и гораздо более дорогому проекту. Некоммерческая организация должна была построить, запустить и эксплуатировать собственный космический телескоп под названием Sentinel.

В то время доктор Лу и другие лидеры B612 были разочарованы медленным темпом поиска опасных космических камней. В 2005 году Конгресс поручил НАСА обнаружить и отследить 90 процентов околоземных астероидов диаметром 460 футов и более к 2020 году. половина найдена.тех астероидов.

Привлечение 450 миллионов долларов от частных доноров для подписки на Sentinel было сложной задачей для B612, особенно с учетом того, что НАСА рассматривало возможность создания собственного космического телескопа для обнаружения астероидов.

Когда Национальный научный фонд дал добро на строительство обсерватории Рубина, B612 пересмотрела свои планы. «Мы можем быстро обернуться и сказать: «Каков другой подход к решению проблемы, которую мы здесь должны решить?», — сказал доктор Лу. «

Обсерватория Рубина должна провести свои первые тестовые наблюдения примерно через год и начать работу примерно через два года. Доктор Эвчич сказал, что десять лет наблюдений Рубина в сочетании с другими поисками астероидов могут достичь цели Конгресса на 90 процентов.

НАСА также наращивает усилия по планетарной защите. Его астероидный телескоп под названием NEO Surveyor находится на начальной стадии проектирования и должен быть запущен в 2026 году.

А позже в этом году миссия Double Asteroid Redirection Test запустит снаряд по небольшому астероиду и измерит, насколько изменился путь астероида. Национальное космическое агентство Китая работает над аналогичной миссией.

Что касается B612, то вместо того, чтобы ссориться из-за проекта телескопа стоимостью почти полмиллиарда долларов, он мог бы внести свой вклад в менее дорогостоящие исследовательские проекты, такие как THOR. На прошлой неделе компания объявила, что получила 1,3 миллиона долларов в виде подарков для финансирования дальнейшей работы над инструментами облачных вычислений для изучения астероидов. Фонд также получил грант от Tito’s Handmade Vodka, который будет соответствовать до 1 миллиона долларов от других доноров.

B612 и доктор Лу теперь не просто пытаются спасти мир. «Отвечаем на банальный вопрос о том, какое отношение водка имеет к астероидам». Он сказал.