2019年，美国国家科学、工程和医学院发布题为《使用红外和可见波长望远镜寻找危险的小行星》的报告。该报告由红外和可见光近地天体观测特设委员会撰写，分析探索近地天体红外（IR）和可见光观测的相对优势和劣势，梳理和评估基于红外光谱的近地天体大小测量技术，调查和分析天基望远镜的能力以及在近地天体的探测、跟踪和定性方面存在的问题，并进一步提出建议。

近二十年来，美国国家航空航天局（NASA）一直在开展一个近地天体观测项目，利用地基望远镜在夜空中搜索那些可能因撞击为地球造成重大损害的近地天体。自2005年以来，NASA一直按照《乔治•E•布朗近地天体监测法案》的要求进行搜索。近年来，NASA使用天基望远镜协助开展搜索工作，并研究了利用专用天基望远镜继续这项工作的可能性。2018年夏，NASA首席科学家要求美国国家科学、工程和医学院围绕解决近地天体（NEOs）红外和可见光观测的相对优势和劣势开展研究，并要求其成立红外和可见光近地天体观测特设委员会，调查天基望远镜的能力并提出建议。

报告的主要结论和建议如下。

1.《乔治•E•布朗近地天体监测法案》与近地天体探测、跟踪和定性

目前NASA对近地天体的探测和跟踪仍遵循2005年《乔治·E·布朗近地天体监测法案》，[1]该法案要求NASA“探测、跟踪、编目和描述直径等于或大于140米的近地天体的物理特征，以评估其对地球的威胁。调查方案的目标是在该法案颁布之日起15年内完成90%的近地天体收录（根据近地天体的统计预测数量）。”《乔治·E·布朗近地天体监测法案》是根据2003年NASA近地天体科学定义小组的一项研究结果制定的，并被作为当前大多数近地天体搜索研究和建议的基准。[2]但研究指出NASA无法在2020年12月31日之前利用现有资产和资助实现这一目标。

对于近地天体，除了探测、确定其轨道外，还必须估计它们的质量，量化它们的破坏潜力。直径是衡量其质量的最容易获得的指标，这也是该法案中140米直径要求的依据[3]。有几项研究重申了140米直径要求的有效性，并表明即使是较小的小行星也可能形成重大威胁（如图1亚利桑那州陨石坑据推测是由直径约50米的镍/铁质天体造成的），但目前实施探测和跟踪大部分此类小行星的系统是不实际的，因此《乔治·E·布朗近地天体监测法案》的规定要求仍然有效。

建议：直径小于140米的天体也会造成局部威胁。当探测到这些天体时，应确定其轨道和物理性质，并应尽可能对其进行监测。

图1 亚利桑那州的陨石坑与足球场的对比

委员会认为，通常利用热红外测量和简单建模得出的近地天体直径精确度远远超过仅根据可见光亮度测量的结果，因此判断通过天基平台对小行星进行热红外探测和跟踪是非常有价值的。

对于行星防御任务来说，定性观测——即确定近地天体的物理性质，也是必不可少的，它对于全面了解撞击危险至关重要。虽然行星防御任务不是科学驱动的，但重要的科学投入对于优化设计行星防御任务具有重要影响。

天基近地天体探测和跟踪

受到可见光亮度测量技术方法和地基红外观测在波长范围与灵敏度、昼夜周期、天气影响的限制，目前只有天基热红外观测才能满足获得直径/质量估计的需求。委员会在征询意见后认为，最有效的方法是为探测近地天体设计一架天基热红外望远镜，可及时（即大约10年内）满足《乔治·E·布朗近地天体监测法案》的全面性和尺寸要求（见图2)。

委员会发现，天基红外系统具备以下优点：

• ?比可见光空间望远镜更能有效地探测近地天体，
• ?可提供可见光望远镜无法提供的直径信息，
• ?其成本不比太空可见光波长望远镜的成本高太多。

委员会听取了大型综合巡天望远镜专家的意见，即在10年内，对于绝对大小（H）低于22的近地天体，大型综合巡天望远镜将完成50%-60%的搜索量。如果再加上其他的搜索工作，搜索比例将达到77%左右^[4]。

建议：如果要及时（即大约10年内）完成《乔治·E·布朗近地天体监测法案》规定的全面性和尺寸要求，NASA应资助一架专用的天基红外观测望远镜。宜开展早期探测，以便迫使危险小行星偏离原轨道。应优化设计参数，如波长带、视场等，以便在相关尺寸范围和获取可靠直径的情况下，最大限度地提高近地天体探测效率。

图2 从小行星发现到100%精准质量测定所需的观测顺序

十多年来，NASA一直资助一个天基、被动冷却、热红外望远镜——近地天体照相机望远镜的相关技术开发，但这一项目尚未全面实施。此外也有人提出小型卫星（Smallsat）望远镜星座项目。但就探测能力或成本而言，委员会认为方案都无法与热红外太空望远镜相媲美。

迄今为止，天基近地天体观测望远镜的资助和发展机会主要是通过“探索”方案获得的。然而，《2013-2022未来十年行星科学的发展展望》这份报告将行星科学方案列为优先事项，并对“探索”任务提案的选择产生重大影响，但该报告没有明确涉及与“近地天体构成的危险及风险控制办法相关的问题”。对于以行星防御为重点的任务仍然存在着偏见。

建议：达到高优先级行星防御目标的任务与达到高优先级科学目标的任务之间，不应该存在竞争。

NASA目前的近地天体观测工作

NASA目前资助了几架近地天体探测地面望远镜，其中包括卡特琳娜天空观测站、泛星计划等，还为天基近地天体广角红外探测航天器提供资金，该航天器的运行时间可能不会太长（可能不到1年）。在可预见的将来，任何现有的地面或天基平台都不能满足《乔治·E·布朗法案》目标在尺寸和全面性方面的要求。

另外将于2023年投入运行的大型综合巡天望远镜也无法在几十年内实现《乔治·E·布朗法案》的目标。委员会认为，尽管大型综合巡天望远镜不能在适当时候实现全面性目标，但可作为对其他方法的补充。发现近地天体后，需要配备特定仪器的地面系统进行观测，以便随后对近地天体进行定性。

建议：即便NASA开发天基红外近地天体观测望远镜，其也还应继续为短期和长期地面观测提供资金，以完善近地天体的轨道和物理性质，评估它们可能对地球造成的风险，并实现《乔治·E·布朗近地天体监测法案》的目标。

近地天体档案研究与编目

档案研究在近地天体的探测和定性方面发挥重要作用。将所有数据和图像存档，可以支持未来改进热模型，分析历史观测结果（当时成像但未被注意到，但在稍后审查数据时被定位的近地天体），以及实施观测任务计划之外的其他类型研究。目前没有对近地天体数据存档系统进行优化，无法进行数据的自动访问和分析。随着大型综合巡天望远镜和天基红外望远镜等新系统投入使用，这将成为一个更为紧迫的问题。目前，NASA没有制定统一的近地天体观测数据存档政策。

建议：在NASA资助下获得的所有地面和天基观测数据，应尽快存入可公开查阅的数据库。NASA应继续支持利用此类数据，以便在今后的调查和后续研究中，利用历史存档提取近地天体探测数据。