年终盘点：2022年人类发现了多少近地小行星？

2022年，近地小行星发现数量再次创纪录，年度发现数量再创新高，达到3182颗。与此同时，近地小行星发现总数量达到31014颗，首次超过了3万颗大关。

那你知道，

2022年，近地小行星发现谁执牛耳？

还有可能导致全球级灾难的漏网之鱼吗？

人类发现了多少潜在威胁小行星？

地球哪个月份最危险？

2023年在小行星发现领域有哪些新期待？

近地小行星（图片来源：NASA）

1、 近地小行星发现谁执牛耳？

2022年，近地小行星年度发现数量再次突破3000颗大关，达到3182颗，比2021年3090颗，多出了92颗。原因并非近地小行星巡天领域的四大天王（卡特琳娜巡天系统、泛星计划望远镜、小行星撞击末端报警系统、NEOWISE天基望远镜）表现出色。实际上除NEOWISE之外，其他三大近地小行星巡天设备表现都比去年逊色。

真正原因是大量其他巡天装备的异军突起，包括美国境内的其他装备和美国之外的装备。

图片来源：NASA

排名前四的“四大天王”分别是：

卡特琳娜巡天系统（CSS） 发现1291颗近地小行星，发现占比40.6%，稍逊于去年1304颗；

泛星计划（Pan-STARRS） 发现1263颗近地小行星，发现占比39.7%，稍逊于去年1282颗；

地球撞击末端告警系统(ATLAS) 发现151颗近地小行星，发现占比4.7%，稍逊于去年163颗；

NEOWISE天基红外望远镜 14颗，发现占比 0.44%，比2022年多发现了3颗近地小行星；

四大天王表现稍逊于预期，也表明其观测能力已经进入了稳定阶段，达到了其观测能力极限。如果要在小行星发现领域更进一步突破，还需要进一步拓展设备能力。

在四大天王之外的其他装备带来了新惊喜。

美国境内的其他装备发现了241颗近地小行星，发现占比7.8%，比去年增加了71颗，增幅为41.8%；

美国之外的其他望远镜发现了221颗，发现占比 6.9%，比去年增加了61颗，增幅为38.1%。

四大天王之外的装备表现出色，说明有更多的中小望远镜投入了近地小行星监测，有更多国家的力量参与投入到近地小行星监测。一定程度说明，行星防御已经越来越深入人心，更多的国家、更多的科学家认识到小行星防御的重要性。

四大天王中，今年卡特琳娜系统发挥依然稳定，以1291颗发现位居第一，以微弱优势领先泛星计划。在过去10年中，卡特琳娜也夺取了7次冠军。其余3次都是以微弱劣势，屈居泛星计划望远镜之后。

图片来源：arizona.edu

关于卡特琳娜系统的奥秘，参见文章

卡特琳娜巡天系统凭什么发现最多近地小行星？

泛星计划望远镜自服役以来，一直表现突出，与卡特琳娜望远镜互为瑜亮，最近十年，夺取了3次冠军，7次亚军。

泛星计划望远镜 图片来源：Pan-STARRS

而地球撞击末端告警系统(ATLAS)，则完全走了另外一条路，其放弃了深度巡天的想法。利用小口径（60cm）、多设备（2台在夏威夷，2台在智利和南非）、超大视场（几十平方度，而卡特琳娜和泛星计划望远镜的视场为几平方度）、快速重访能力（2天可视天区重访，而卡特琳娜和泛星计划望远镜重访要10天左右）、低成本（仅数百万美元），走出一条与众不同差异化的道路：只看临近地球的小尺寸小行星。

如果说卡特琳娜和泛星计划意在远距离（几千万至亿公里之外）发现直径140米以上的小行星，地球撞击末端告警系统(ATLAS)则意在发现大量直径几十米的暗弱小行星。这些小行星数量极其庞大，非常暗弱，在远处是极其难以发现的。但当这些小行星临近地球的时候，其亮度会迅速增加，小口径望远镜也能够看到它们。但机会是转瞬即逝的，这些小尺寸小行星可能马上离开地球飞向深空，也可能马上撞击地球。像卡特琳娜和泛星计划望远镜10天左右的重访时间，无疑会有很多漏网之鱼。

地球撞击末端告警系统(ATLAS)就是跟在卡特琳娜和泛星计划望远镜后面捡漏，用大视场快速覆盖可视天区，尽可能地发现这些漏网之鱼。难怪人家名字自信地叫地球撞击末端告警系统。其实也可以说，它是一个捡漏王。

ATLAS：小行星地球撞击最后警报系统

地球撞击末端告警系统(ATLAS)这种差异化发展理念效果非常好，以极低的成本（数百万美元），连续5年居于全球第三。

自2015年以来，ATLAS系统发现了861颗近地小行星，其中潜在威胁小行星82颗，此外还有76颗彗星，以及13684次超新星爆发。对比之下，我们在小行星发现领域，迄今为止，发现近地小行星的数量不足40颗，不到ATLAS系统的零头。

卡特琳娜、泛星计划望远镜、地球撞击末端告警系统构成一个深度、广度、频度兼具的体系。

ATLAS系统位于夏威夷的两台望远镜（图片来源：fallingstar.com）

2022年，ATLAS在智利和南非的两台望远镜进入了服役状态，但发现量未能有效提高，甚至比去年还少了12颗。原因可能是智利和南非的两台望远镜还在调试阶段。

NEOWISE天基红外望远镜今年比去年稍好，发现14颗近地小行星。

下一代天基红外望远镜NEO Surveyor已经通过了关键里程碑评审，计划于2028年发射！

2、 还有公里级直径近地小行星尚未被发现吗？

直径公里级的近地小行星能够导致全球级灾害，理论上编目完成率已经超过了95%。但仍然存在漏网之鱼。

千米级近地小行星年度发现数量（图片来源：NASA）

2022年，发现了5颗直径公里级的近地小行星。这意味着，还有一些直径公里级近地小行星尚未被发现。

这些小行星分布在什么轨道上？为什么没有被发现？

这5颗可能导致天地大冲撞类型的近地小行星，分别由卡特琳娜（2颗）、地球撞击末端告警系统(ATLAS)、暗能量巡天系统、日本Gekko天文台发现。

其中3颗，是高倾角近地小行星，倾角分别为34.5、44.8和70.6度。它们大部分时间位于远离黄道面的位置，而我们的望远镜，在扫描策略设计时，大部分时候都在观测黄道面方向，因此黄道面外存在漏网之鱼。

另外两颗小行星2022 AZ7 和2022 AP7的倾角分别为13.8度和13.2度，但其均为大偏心率的轨道，远日点分别为4.2 Au和5.0 Au，已经接近了木星。近日点分别为0.87 Au和0.83 Au，在地球和金星之间。也就是说，这两颗小行星大部分时间运行在火星轨道之外、甚至接近木星，由于距离遥远，难以对其开展观测。每隔4-5年才存在一次飞向内太阳系的机会，观测机会有限。

对了，地球撞击末端告警系统(ATLAS)不仅能捡漏几十米级小尺寸小行星，也能发现公里直径小行星。

实际上，对人类威胁最大的还是直径140米级近地小行星。这类小行星不仅数量多，撞击危害大，而且超过60%人类尚隐匿在茫茫太空之中。

直径140米以上小行星的年度发现数量（来源：NASA）

直径140米以上的近地小行星的发现数量，近年来已经进入了平稳状态，最近5年的发现数量分别为440、524、545、454、447。

在直径140米以上的近地小行星发现方面，泛星计划是冠军，发现了244颗，发现占比为54.6%；意味着，泛星计划望远镜在直径140米小行星发现方面能力更强，这是合理的，毕竟其口径最大（两台1.8米）。

亚军为卡特琳娜，发现了123颗，发现占比为27.5%；意味着卡特琳娜是一个全能王，大小通吃。

季军还是老三地球撞击末端告警系统(ATLAS)，人家还发现了16颗直径140米级小行星，相比去年32颗，几乎下降了一半。

直径大于140米、与地球最小轨道交会距离小于750万公里的小行星也被称为潜在威胁小行星（PHA）。这类小行星撞击地球，可能摧毁一个中小型国家，是人类重点防范的对象。在2022年，发现了86颗潜在威胁小行星。总数量上升至2232颗（截至12月29日）。

需要说明的是，并非所有PHA都对人类有威胁，绝大部分PHA在未来几百年内对人类没有任何威胁。但在千年甚至万年尺度，PHA具有更大的概率撞击地球，并且引发严重影响。小行星的轨道运动在动力学上是混沌的，频繁的大行星飞越、雅科夫斯基效应都空间环境作用都使得小行星的长期轨道预测变得困难。人类对小行星的测量精度和预测模型并不足以精准预测千年、万年之后的撞击风险。PHA的概念，让人更容易在发现小行星时，从轨道根数的角度，将这类小行星标志出来，予以更多关注。

但实际上，一颗小行星没有归入PHA，并非其没有威胁。即使是直径20米小行星也可能导致显著伤害。比如2013年，俄罗斯车里雅宾斯克事件中，一颗直径18米的小行星在俄罗斯车里雅宾斯克上空30公里高空爆炸，当量约30颗广岛原子弹，导致了接近1500人受伤，3000栋房屋受损。如果发生在人口稠密地区或者空爆高度更低，后果将更为严重。

3、 哪些类型的近地小行星发现数量最多？

根据近地小行星轨道与地球轨道关系，可以将近地小行星分为Amor型、Apollo型、Aten型和Atira型。

近地小行星轨道分布（图片来源：NASA）

Amor型，可以简称为地外型，位于地球轨道外侧，与地球轨道无交叉；

Apollo型，可以简称为外叉型，主要运行在地球轨道外侧，但近日点在地球轨道内侧，可能撞击地球；

Aten型，可以简称为内叉型，主要运行在地球轨道内侧，但远日点在地球轨道外侧，可能撞击地球；

Atira型，可以简称为地内型，位于地球轨道内侧，与地球轨道无交叉。

截至2022年末：

Amor型发现了 11108颗，占比35.8%;2022年新增发现1005颗，新增占比31.6%。

Apollo型发现了17449颗，占比56.3%，这部分是发现占比最多的小行星；2022年新增发现1906颗，新增占比59.9%。

Aten型发现了 2428颗，占比7.8%；2022年新增发现269颗，新增占比7.8%。

Atira型发现了28颗，占比0.12%；2022年新增发现1颗，新增占比0.03%。

可以看出，新发现占比中Apollo型，即外叉型占据绝大多数。

4、 哪个月份人类最危险？

近地小行星月度发现数量（图片来源：地球守门人）

2022年，发现小行星最多的月份集中在春季，3月份达到顶峰，单月数量为473颗。发现小行星最少的月份集中在夏季，7月份达到极小值，单月数量为136颗；可能夏季正值北半球雨季，目前小行星发现领域冠亚军均位于北半球。

一方面说明选址很重要，晴天率是选址的一个重要指标。另一方面也说明，7月份可能是全球最危险的时候。因为此处北半球大部分地区处于雨季，小行星可能乘虚而入。当然，如果未来，可以将望远镜放到天上，就可以不受天气因素影响。

Neo Surveyor 天基望远镜（图片来源：NASA）

5、 2023年有哪些新期待？

2023年，最值得期待的还是人类有史以来最强大的小行星巡天利器——LSST，即将开光。科学家已经为此准备了多年。

位于智利的LSST望远镜

预计LSST服役后，将对小行星发现领域带来革命性的影响。LSST口径达到8.4米，集光能力将是卡特琳娜和泛星计划望远镜的20倍以上，而视场也达到非常恐怖的9.62平方度，相当于满月的40倍。LSST的极限视星等将达到24.5，能够在距离地球1.5亿公里之外，发现直径50米的近地小行星。另外一个重要方面是，LSST服役后，将结束南半球缺乏大型巡天装备的历史，为地球提供更佳均衡的保护。

ATLAS也并非没有挑战，为了兼顾其他科学目标，在设计观测策略时，采取了1次重复观测的策略，而其他成熟的近地天体望远镜大多采用3次重复观测的策略。这意味着LSST可能带来大量虚警。如果LSST不能在数据处理算法方面更进一步，也难以在近地天体巡天领域有所突破。

可以预期，LSST一旦开光、调试并克服算法障碍后，将极大地提升近地小行星发现数量，甚至可能从3000颗/年提升至10000颗/年。在近地小行星发现领域，留给中国的时间不多了。

其次，我们还可以对ATLAS有更多期待。地球守门人非常欣赏ATLAS的设计哲学——不与大型望远镜在口径方面争锋，而是将望远镜视场做到极致，致力于快速完成天区重访，从而跟在大型望远镜后面“捡漏”，弥补大型望远镜天区重访能力弱的弊端。尽管ATLAS今年表现不如人意，考虑到ATLAS团队在望远镜运营方面的经验，一旦调试顺利，ATLAS的发现能力将显著提升。除非ATLAS将另外两台望远镜的观测时间用在别的领域——比如空间碎片、空间目标的编目。

最后，还可以期待的是，我们国家在冷湖建设的中科大-紫台2.5米口径大视场巡天望远镜（WFST，“墨子”巡天望远镜）。大视场巡天望远镜是中国科大和中科院紫金山天文台共建的天文“双一流”学科平台，核心科学目标是搜寻和监测天文动态事件，开展时域天文观测研究。望远镜主镜口径为2.5米，配备7.65亿像素大靶面主焦相机，将被安置于青海省海西州冷湖镇赛什腾山。项目于2018年3月1日启动，预计2023年建设完成。

墨子望远镜 （图片来源：中科大）

建成后，大视场巡天望远镜将成为北半球光学时域巡测能力最强的设备，近地天体巡天是其重要的科学目标之一。如果调试顺利，“墨子”巡天望远镜也值得期待。

一旦LSST和“墨子”望远镜服役，将在南北半球分别增加一个强力巡天装备，近地小行星发现数量将呈现“井喷”式增长，我们地球的安全指数也将显著提升！

6、 总结

又到总结的时候了，还是不得不说一句：在近地小行星发现这个领域，美国基本等于蓝星能力总和。所有其他国家加起来，也不过是美国的零头。我国在这方面尤其需要加强。

除了需要防御小行星带来潜在威胁外，小行星在未来还可能是可以开发利用的资源。如果我们在小行星发现领域无所作为，我们怎么能指望未来能在星辰大海开发中引领潮流呢？