Радиолокационная астрономия - Radar astronomy

Радиолокационная астрономия - это метод наблюдения за ближайшими астрономическими объектами путем отражения микроволн от целевых объектов и анализа отражений. Это исследование проводится уже шесть десятилетий. Радарная астрономия отличается от радиоастрономии тем, что последняя является пассивным наблюдением, а первая - активным. Радиолокационные системы использовались для широкого круга исследований солнечной системы. Радиолокационная передача может быть импульсной или непрерывной.

Сила обратного сигнала радара пропорциональна обратной четвертой степени расстояния . Модернизированное оборудование, увеличенная мощность приемопередатчика и улучшенная аппаратура увеличили возможности наблюдений.

Радиолокационные методы предоставляют информацию, недоступную другими средствами, такими как проверка общей теории относительности путем наблюдения за Меркурием и предоставление уточненного значения для астрономической единицы . Радиолокационные изображения предоставляют информацию о формах и свойствах поверхности твердых тел, которую невозможно получить другими наземными методами.

Миллстоун-Хилл Радар в 1958 году
Ранний планетарный радар Плутон , СССР, 1960 г.

Опираясь на мощные наземные радары (до одного МВт), радиолокационная астрономия может предоставить чрезвычайно точную астрометрическую информацию о структуре, составе и движении объектов Солнечной системы. Это помогает в формировании долгосрочных прогнозов столкновений астероидов с Землей , как показано на объекте 99942 Апофис . В частности, оптические наблюдения измеряют, где объект появляется в небе, но не могут измерить расстояние с большой точностью (полагаться на параллакс становится сложнее, когда объекты маленькие или плохо освещены). Радар, с другой стороны, напрямую измеряет расстояние до объекта (и скорость его изменения). Комбинация оптических и радиолокационных наблюдений обычно позволяет предсказывать орбиты как минимум на десятилетия, а иногда и столетия в будущем.

В августе 2020 года в обсерватории Аресибо ( планетарный радар Аресибо ) произошел отказ конструкции кабеля, что привело к обрушению основного телескопа в декабре того же года.

Остается один оставшийся объект радиолокационной астрономии, который регулярно используется, - радар солнечной системы Голдстоуна .

Преимущества

  • Управление атрибутами сигнала [т. Е. Временной / частотной модуляцией и поляризацией сигнала]
  • Пространственное разрешение объектов.
  • Точность измерения задержки-Доплера.
  • Оптически непрозрачное проникновение.
  • Чувствителен к высокой концентрации металла или льда.

Недостатки

Максимальный диапазон астрономии с помощью радара очень ограничен и ограничен Солнечной системой . Это связано с тем, что мощность сигнала очень резко падает с увеличением расстояния до цели, небольшой частью падающего потока, который отражается от цели, и ограниченной мощностью передатчиков. Расстояние, на котором радар может обнаружить объект, пропорционально квадратному корню из размера объекта из-за зависимости силы эхо-сигнала от расстояния до четвертой. Радар может обнаружить что-то на расстоянии ~ 1 км на большой части а.е., но на расстоянии 8-10 а.е., на расстоянии до Сатурна, нам нужны цели шириной не менее сотен километров. Также необходимо иметь относительно хорошие эфемериды цели перед ее наблюдением.

История

Луны сравнительно близко , и была обнаружены с помощью радара вскоре после изобретения техники в 1946 году измерений включали шероховатость поверхности , а затем и отображение затененных областей вблизи полюсов.

Следующая простая цель - Венера . Это была цель большой научной ценности, поскольку она могла предоставить однозначный способ измерения размера астрономической единицы , которая была необходима для зарождающейся области межпланетных космических кораблей. Вдобавок такое техническое мастерство имело большое значение для связей с общественностью и было отличной демонстрацией для финансирующих агентств. Таким образом, возникла серьезная необходимость выжать научный результат из слабых и зашумленных данных, что было достигнуто путем тяжелой постобработки результатов с использованием ожидаемого значения, чтобы указать, где искать. Это привело к ранним заявлениям (от Lincoln Laboratory, Jodrell Bank и Владимира А. Котельникова из СССР), которые, как теперь известно, неверны. Все они согласовывались друг с другом и с условной стоимостью AU в то время,149 467 000  км .

Первое недвусмысленное обнаружение Венеры было сделано Лабораторией реактивного движения 10 марта 1961 года. Лаборатория реактивного движения установила контакт с планетой Венеру с 10 марта по 10 мая 1961 года с помощью планетарной радиолокационной системы. Используя данные о скорости и дальности, было получено новое значение:Для астрономической единицы определено 149 598 500 ± 500 км . Как только правильное значение стало известно, другие группы обнаружили в своих заархивированных данных эхо, согласующееся с этими результатами.

Ниже приводится список планетных тел, которые наблюдались с помощью этого средства:

Компьютерная модель астероида (216) Клеопатра , основанная на радиолокационном анализе.
Радиолокационные изображения и компьютерная модель астероида 1999 JM 8

Астероиды и кометы

Радар дает возможность изучать форму, размер и состояние вращения астероидов и комет с земли. Радиолокационные изображения позволяют получать изображения с разрешением до 7,5 метров. Имея достаточно данных, можно определить размер, форму, вращение и радиолокационное альбедо целевых астероидов.

Только 19 комет были изучены радаром, в том числе 73P / Schwassmann-Wachmann . По состоянию на начало 2016 года было проведено радиолокационное наблюдение 612 астероидов, сближающихся с Землей, и 138 астероидов Главного пояса . К 2018 году это число выросло до 138 астероидов Главного пояса, 789 астероидов, сближающихся с Землей, а также в то время наблюдались 20 комет.

Многие тела наблюдаются во время их близкого пролета над Землей.

Во время работы Обсерватория Аресибо предоставляла информацию об угрожающих Земле столкновениях с кометами и астероидами, что позволяло делать прогнозы столкновений и возможных сбоев на десятилетия вперед, например, для Апофиса и других тел. Будучи меньше по размеру, радар солнечной системы Голдстоуна менее чувствителен и не может обеспечить такую ​​же прогностическую способность.

Телескопы

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки