文字

侖琴X射線衛星ROSAT即將重返地球

臺北天文館・2011/10/20 ・1746字・閱讀時間約 3 分鐘・SR值 519 ・六年級

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。

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。

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

相關標籤：

熱門標籤：

文章難易度

剛好

太難

所有討論 0

登入與大家一起討論

臺北天文館

477 篇文章・ 13 位粉絲

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！

RELATED 相關文章

現實中的「沙丘行星」：為何火星上有颳不完的塵暴？——《穿越 4.7 億公里的拜訪》

我們都是火星人？論火星隕石為地球生命播種的可能——《穿越 4.7 億公里的拜訪》

天文學未來 10 年的 3 大目標：探索適居行星、動態宇宙與星系演化—— Astro2020 報告

買衛星太花錢？不如訂閱「衛星數據」吧！——淺談新創太空產業的商業模式

文字

人體解析生命奧祕醫療健康

揭開人體的基因密碼！——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮・2021/11/16 ・1998字・閱讀時間約 4 分鐘

為什麼有些人吃不胖，有些人沒抽菸卻得肺癌，有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢？這一切都跟我們的基因有關！無論是想探究生命的起源、物種間的差異，乃至於罹患疾病、用藥的風險，都必須從了解基因密碼著手，而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上，DNA 解碼從 1953 年的華生（James Watson）與克里克（Francis Crick）兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構，闡述 DNA 是以 4 個鹼基（A、T、C、G）的配對方式來傳遞遺傳訊息，並逐步發展出許多新的研究工具；1990 年，美國政府推動人類基因體計畫，接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入，到了 2003 年，人體基因體密碼全數解碼完成，不僅是人類探索生命的重大里程碑，也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成，卻因為基因定序技術的突飛猛進，使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展，早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位，但無法排序；直到 1977 年，科學家桑格（Frederick Sanger）發明了第一代的基因定序技術，以生物化學的方式，讓 DNA 形成不同長度的片段，以判讀測量物的基因序列，成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求，出現了次世代定序技術（NGS），將 DNA 打成碎片，並擴增碎片到可偵測的濃度，再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速，且成本更低，讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對，解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤，也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面，儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因，但對於改善個體健康仍有積極的意義，例如：若透過基因檢測，得知將來罹患糖尿病機率比別人高，就可以透過健康諮詢，改變飲食習慣、生活型態等，降低發病機率。又如癌症基因檢測，可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測：前者可偵測是否有單一基因的變異，導致罹癌風險增加；後者則針對是否有藥物易感性的基因變異，做為臨床用藥的參考，也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者，基因檢測後續的生物資訊分析，包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等，對臨床醫療工作都有極大的助益。

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同，而不同族群之間更存在著基因差異，使得歐美國家基因庫的資料，幾乎不能直接應用於亞洲人身上，這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」（Taiwan biobank），希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起，中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」（TPMI），希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫，促進臺灣民眾常見疾病的研究，並開發專屬華人的基因型鑑定晶片，促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人，這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者，超過 99％是來自中國不同省分的漢族移民人口，其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫，其中，漢族的全部遺傳變異中，有 21.2％的人攜帶遺傳疾病的隱性基因；3.1％的人有癌症易感基因，比一般人罹癌風險更高；87.3％的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性，例如：若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型，醫生在開藥時就能使用替代藥物，避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰：個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門，但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上，存在著道德倫理的考量，例如：研究用途的資料是否能放在病歷中？個人資料是否受到法規保護？而且技術上各醫院之間的資料如何串流？這些都需要資通訊科技（ICT）產業的協助，而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言，建議患者做基因檢測是因為出現症狀，希望找到原因，但是如何解釋以及病歷上如何註解，則是另一項重要議題。

從人性觀點來看，在技術更迭演進的同時，對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生？回到了解病因的初衷，在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時，家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等，都是值得深思的議題，也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好，因此，基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統，以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡，將是下一個基因時代的挑戰。