Sentry-II：改进后的新算法开始助力NASA的小行星防御系统

NASA为整个世界处理的关键任务之一是追踪尽可能多的近地小行星（NEAs），到目前为止，利用扫描夜空的望远镜已经发现了近28000个。这些望远镜每年增加约3000颗新的近地小行星，但仍有更多的小行星有待发现，随着NASA在未来几年利用更先进的表面望远镜，它预计被发现的近地小行星的数量会迅速增长。

为了快速筛选这些新发现，天文学家已经开发了一个名为Sentry-II的下一代小行星监测算法，它旨在改善对地球构成潜在风险的数以万计的小行星的潜在影响的预测。

上面的图片强调了美国宇航局正在追踪的小行星的数量。虽然乍一看，它可能看起来像朦胧背景下的内太阳系行星的轨道，但这些蓝线中的每一条都是小行星的轨道，而美国宇航局正试图跟踪这种轨道模式，因为小行星并不是胡乱地在太阳系中飞行。相反，它们中的每一个都有自己的轨道，并按照已知的路径围绕太阳运行，具有极高的可预测性。

近地天体研究中心为每一个已知的近地天体计算轨道，目的是改进撞击危险评估，以支持美国宇航局行星防御协调办公室。Sentry-II算法正在取代原来的软件，毫不奇怪，它被称为“哨兵”，自2002年以来就被近地物体研究中心用来监测撞击风险。

美国宇航局喷气推进实验室（JPL）管理着近地天体研究中心。Javier Roa Vicens在JPL担任导航工程师时领导了Sentry-II的开发工作。最近，他离开JPL去了SpaceX工作。Vicens说，Sentry是一个有能力的系统，在"非常聪明"的数学基础上运行了近20年。他说，在一个小时内，未来100年内新发现的小行星的可靠撞击概率就能快速生成。

Sentry-II是一个能力更强的能够快速计算所有已知NEA的撞击概率的工具，包括一些原Sentry软件无法处理的特殊情况小行星。Sentry-II还可以在近地天体研究中心的Sentry表中报告构成最大风险的天体。新的软件可以利用一种新的方法来计算撞击概率，使撞击监测系统更加强大。有了Sentry-II，NASA可以自信地评估小行星的潜在撞击，低至1000万分之几的机会。

初代Sentry软件无法处理的特殊情况小行星是受非引力影响的小行星，这些力中最重要的是由太阳的热量引起的热力，原先的"哨兵"在考虑热力方面很吃力。当小行星旋转时，天体的日面会被太阳加热。然后这个被加热的表面会旋转到小行星的夜面并冷却下来，释放出红外线能量。这些红外线能量在小行星上产生了一个小而持续的推力，这就是所谓的雅尔科夫斯基效应。雅尔科夫斯基效应在短时间内对小行星的运动影响甚微。然而，在几十年和几个世纪里，它可以对小行星的轨道产生重大影响。

JPL导航工程师Davide Farnocchia说，"哨兵"没有自动考虑到这种效应是软件的一个限制。另一个限制是，当科学家遇到特殊情况的小行星，如阿波菲斯、贝努和1950DA，研究人员不得不进行复杂和耗时的人工分析。值得庆幸的是，随着Sentry-II的启用，它可以自动处理雅尔科夫斯基效应和特殊情况下的小行星，且不需要人工分析。

虽然所发现的特例小行星只占所有近地小行星撞击概率计算中的"非常小的一部分"，但当近地天体探测器任务和智利的Vera C. Rubin天文台上线后，将会发现更多的特例小行星。Sentry-II正在帮助科学家为这些系统所提供的新能力做好准备。

Sentry-II对成千上万的随机点进行建模，这些随机点不受关于不确定区域如何变化的假设的限制。不确定性区域被描述为潜在轨道的数量，实际轨道位于可能轨道云的某处。Sentry-II在小行星的整个不确定区域内选择随机点，然后算法确定整个不确定区域内可能影响地球的轨道，再锁定一个或多个概率极低的撞击情况。