中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)上海天文臺(tái)）與烏克蘭尼古拉耶夫天文臺(tái)的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)利用獨(dú)創(chuàng)的旋轉(zhuǎn)漂移掃描CCD技術(shù)開(kāi)展了近地小行星的常規(guī)觀測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(lái)嚴(yán)重災(zāi)難，所以天文學(xué)家們需要對(duì)這些小行星開(kāi)展長(zhǎng)期精密監(jiān)測(cè)，同時(shí)對(duì)新發(fā)現(xiàn)的小行星進(jìn)行跟隨觀測(cè)，以便快速計(jì)算它們軌道參數(shù)，判別它們是否存在撞擊地球的風(fēng)險(xiǎn)。近地小行星尺寸較小，當(dāng)它們距離地球較遠(yuǎn)時(shí)，視星等較暗，當(dāng)它們接近地球時(shí)，雖然相對(duì)較亮，但往往由于視運(yùn)動(dòng)速度過(guò)快，給高精度觀測(cè)帶來(lái)較大困難。

2006年，上海天文臺(tái)在國(guó)際上首創(chuàng)提出旋轉(zhuǎn)漂移掃描CCD技術(shù)，將具有漂移掃描功能的CCD相機(jī)通過(guò)可精密旋轉(zhuǎn)角度的裝置安裝在望遠(yuǎn)鏡焦面處，通過(guò)控制相機(jī)旋轉(zhuǎn)角度和CCD電荷移動(dòng)速度，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同運(yùn)動(dòng)方向和速度的小行星進(jìn)行高精度觀測(cè)（圖1）。自2011年起，上海天文臺(tái)聯(lián)合烏克蘭尼古拉耶夫天文臺(tái)通過(guò)旋轉(zhuǎn)漂移掃描CCD技術(shù)，利用中國(guó)西安50厘米望遠(yuǎn)鏡和烏克蘭尼古拉耶夫50厘米望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)開(kāi)展近地小行星常規(guī)觀測(cè)，特別是新發(fā)現(xiàn)小行星的跟隨觀測(cè)，取得良好效果。

圖1，旋轉(zhuǎn)漂移掃描CCD觀測(cè)小行星原理圖（左圖：將望遠(yuǎn)鏡指向小行星預(yù)報(bào)出現(xiàn)位置。中圖：旋轉(zhuǎn)相機(jī)，使得相機(jī)方向與小行星運(yùn)動(dòng)方向相一致。右圖：利用漂移掃描方式觀測(cè)小行星）

在基于旋轉(zhuǎn)漂移掃描CCD獲得小行星高精度天體測(cè)量位置基礎(chǔ)上，上海天文臺(tái)研究人員利用自主研發(fā)的定軌軟件，精密測(cè)定出小行星的軌道，并計(jì)算得到旋轉(zhuǎn)漂移掃描CCD方法觀測(cè)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(cè)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(jì)大約500顆近地小行星的11000多組位置信息。

旋轉(zhuǎn)漂移掃描CCD技術(shù)的觀測(cè)精度不受近地小行星視速度的影響，因此十分適合觀測(cè)這些快速移動(dòng)目標(biāo)。而其他觀測(cè)方法，往往會(huì)因小行星視速度過(guò)快，而在沿跡方向產(chǎn)生較大誤差（圖2）。此外，該觀測(cè)技術(shù)也非常適合觀測(cè)新發(fā)現(xiàn)的近地小行星，當(dāng)其它大口徑望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)近地小行星后，在小行星逐漸接近地球時(shí)，利用安裝旋轉(zhuǎn)漂移掃描CCD相機(jī)的小口徑望遠(yuǎn)鏡即可進(jìn)行跟隨觀測(cè)，觀測(cè)精度不受觀測(cè)預(yù)報(bào)誤差的影響?；谛D(zhuǎn)漂移掃描CCD技術(shù)構(gòu)建的全球小口徑望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)網(wǎng)，將大大有利于全球近地小行星監(jiān)測(cè)，確保地球安全免受小行星撞擊的威脅。

圖2，觀測(cè)殘差均方根的均值及標(biāo)準(zhǔn)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(zhuǎn)漂移掃描CCD觀測(cè)數(shù)據(jù)。右圖：其他望遠(yuǎn)鏡的跟隨觀測(cè)數(shù)據(jù)）

以上相關(guān)研究成果已分別于2021年發(fā)表在《天文和天體物理學(xué)研究》（Research in Astronomy and Astrophysics）雜志、于2022年發(fā)表在《行星與空間科學(xué)》（Planetary and Space Science）雜志、以及于2024年發(fā)表在《天文學(xué)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(xué)聯(lián)系人：

唐凱，中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)，tangkai@shao.ac.cn

宋葉志，中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)，syz@shao.ac.cn

唐正宏，中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)，zhtang@shao.ac.cn