分享本文至 E-mail 信箱
學術引用格式
MLA
APA
EndNote(.enw)

侖琴X射線衛星ROSAT即將重返地球

2011/10/20 | | 標籤:

由於地球大氣會吸收來自太空的X射線,因此在地面無法研究X射線天體,必須將X射線望遠鏡放在地球上空的軌道上才能避開地球大氣的影響。侖琴X射線衛星( ROentgen SATellite,Röntgen X-ray observatory,ROSAT)於1990年6月1日發射升空,是當時最大的X射線巡天太空望遠鏡,也是第一架拍攝X射線影像的太空望遠鏡,讓天文學家經由確定X射線源的精確位置與結構,得以研究高能宇宙。

ROSAT是德國、美國和英國合作的計畫,由德國航空中心(German Aerospace Center,DLR)主導,後由德國太空控制中心(German Space Operations Center,GSOC)接手操控。它原本設定的任務時間約18個月,其中前6個月進行全天巡天觀測,列出一份X射線源星表;之後1年再針對星表中的X射線天體進行詳細觀測。後來衛星任務時間不斷展延,直到1998年主恆星追蹤器失效,使得高解析相機(HRI)直接指向太陽而受損,無法修復與再繼續觀測,因此在1999年2月12日才完全結束任務。在這8年多的任務期間,它總共偵測到80,000個X射線源,而衛星上的另一架廣角相機則在極紫外波段偵測到約6000個極紫外輻射源。

在任務期間,ROSAT的軌道高度為585km×565km;退役之後,受到大氣拖曳的阻力影響,使衛星高度逐漸下降。2011年6月,軌道高度已降至離地表僅約327公里。由於目前ROSAT上已無任何推進系統,因此無法控制它的重返大氣(re-entry)過程。不過可以確定的是,一旦ROSAT的軌道高度低於150公里,則它在地球軌道上的時間不會超過一天;一旦軌道高度達到120公里~110公里之間,則存活時間不會超過1圈軌道;軌道高度到80公里左右時,基本上衛星已經處於自由落體狀態,且大氣加熱是最強的時候,故約在此高度開始焚燬、墜落。預測地球上某處的某個人受到此衛星重返大氣傷害的機率為1/2000。

通常在衛星墜毀前1天,預測的墜毀時間點還會有約±5小時的誤差;到墜毀前2小時,預測的墜毀時間也仍有±1次軌道的誤差,相當難以掌握,不過至少已經可以排除絕大部分不會受到影響的區域範圍。

目前科學家預估:原本總質量達2.4噸的ROSAT進入地球大氣時,速度將達每小時28,000公里;在如此高速衝刺狀況下,衛星將逐漸碎裂,一部份碎片在大氣中焚燬,預估最後會有總質量約1.7噸的30個碎片抵達地球表面,佔了ROSAT原質量的70%左右,比一般衛星重返大氣僅約有20~40%殘餘會抵達地面的比例高了許多。其中原因在於:ROSAT最大的碎片很可能是材質極端抗熱而不易焚燬的望遠鏡鏡片,鏡片是由4組拋物面-雙曲面的鏡片組成所謂的I型Wolter望遠鏡(Wolter Type-I Telescope),焦長2.4米,每組鏡片長度約50公分,最大的鏡片直徑約84公分,全部的鏡片由16組支柱支撐,光是這些望遠鏡鏡片本身的總質量就逼近1.7噸。

如同美國的UARS衛星一樣,受到太陽活動影響,目前還無法確定ROSAT重返大氣的精確時間和地點。目前預測比較可能的重返時間是在2011年10月21-24日期間,最可能的時間點落在臺北時間2011年10月23日14:40±30小時,可能的位置落在西伯利亞至俄霍次克海附近,衛星碎片應會沿軌道方向散佈約80公里長。不過,由於衛星軌道傾角約53度,所以在南北緯53度間,下圖藍色與黃色軌跡的位置,都有可能遇見ROSAT重返大氣事件。基本上,預測可能墜落的時間點內,軌跡並未經過臺灣上空,對臺灣地區影響不大。

預測ROSAT重返大氣可能的軌跡與相對地面位置。

圖片說明:
黃色記號:預測ROSAT重返大氣的位置。
橘線:預測地面觀測者可見ROSAT重返大氣的範圍。
藍線:預測重返大氣不確定時間之前的衛星軌跡(每5分鐘標示一個記號)
黃線:預測重返大氣不確定時間之後的衛星軌跡(每5分鐘標示一個記號)
白線:預測重返大氣時間點的晝夜分界線(白色記號為太陽直射位置)

目前這顆衛星的亮度相當於1等星,因此或許無法見到ROSAT重返大氣的壯觀景象,但仍可掌握衛星飛越所在地上空的機會進行觀測,可能飛越臺灣上空的預測資料,可參考Heaven Above網站,其中最有可能進行觀測的是2011年10月23日傍晚17:58前後,不過前提是這顆衛星尚未墜毀的話,臺灣地區才有機會見到。

預測2011年10月23日傍晚ROSAT衛星飛越臺灣上空的軌跡示意圖。

資料來源:ROSAT

DLR:ROSAT re-entry

MPE:The ROSAT Mission

Heaven Above

轉載自台北天文館之網路天文館網站

你的行動知識好友泛讀已全面上線

每天有成千上百則內容透過社群與通訊軟體朝你湧來,要從混雜著偽科學、假消息、純八卦的資訊中過濾出一瓢知識解渴,在這時代似乎變得越來越難?

為了滿足更多跟我們一樣熱愛知識與學習的夥伴,現在我們很害羞也很驕傲地宣布,手機閱讀平台——泛讀 PanRead iOS 版和「泛讀」Android 版都上架啦!使用後有任何心得或建議,都歡迎與我們分享喔

立即下載 優質知識不漏接

 

 

 

關於作者

臺北天文館

臺北市立天文科學教育館是國內最大的天文社教機構,我們以推廣天文教育為職志,做為天文知識和大眾間的橋梁,期盼和大家一起分享天文的樂趣!