Радиолокационная астрономия - Radar astronomy

Не путать с Радиоастрономия.

Радиолокационная астрономия это метод наблюдения за ближайшими астрономическими объектами путем отражения микроволны от целевых объектов и анализ отражений. Это исследование проводится шесть десятилетий. Радиолокационная астрономия отличается от радиоастрономия в том, что последнее является пассивным наблюдением, а первое - активным. Радиолокационные системы использовались для широкого круга исследований солнечной системы. Радиолокационная передача может быть импульсной или непрерывной.

Сила радар обратный сигнал пропорционально обратной четвертой степени расстояния. Модернизированное оборудование, увеличенная мощность приемопередатчика и улучшенная аппаратура увеличили возможности наблюдений.

Радиолокационные методы предоставляют информацию, недоступную другими средствами, такими как тестирование общая теория относительности наблюдая Меркурий[1] и предоставление уточненной стоимости для астрономическая единица.[2] Радарные изображения предоставляют информацию о формах и свойствах поверхности твердых тел, которые нельзя получить другими наземными методами.

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

Опираясь на мощные наземные радары (до 1 МВт[3]), радиолокационная астрономия может обеспечить чрезвычайно точные астрометрический информация о структуре, составе и движении объектов Солнечной системы.[4] Это помогает формировать долгосрочные прогнозы столкновения астероида 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 (полагаясь 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 обсерватория Аресибо (Планетарный радар Аресибо ) был поврежден структурный кабель, что привело к решению снести обсерваторию.[5]

Остается еще один объект радиолокационной астрономии, который регулярно используется. Радар солнечной системы Голдстоуна.

Преимущества

  • Управление атрибутами сигнала [т.е. временной / частотной модуляцией и поляризацией сигнала]
  • Разрешайте объекты пространственно.
  • Точность измерения задержки доплеровского сдвига.
  • Оптически непрозрачное проникновение.
  • Чувствителен к высокой концентрации металла или льда.

Недостатки

Максимальный диапазон астрономических наблюдений с помощью радара очень ограничен и ограничен Солнечная система. Это потому, что мощность сигнала очень круто падает с расстоянием к цели, небольшая доля падающего потока, который отражается от цели, и ограниченная мощность передатчиков.[6] 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 хороший эфемериды цели перед ее наблюдением.

История

В Луна сравнительно близок и был обнаружен радаром вскоре после изобретения техники в 1946 году.[7][8] Измерения включали шероховатость поверхности и позднее нанесение на карту затененных областей около полюсов.

Следующая простая цель - Венера. Это была цель большой научной ценности, так как она могла предоставить однозначный способ измерения размера астрономическая единица, что было необходимо для зарождающейся области межпланетных космических кораблей. Вдобавок такое техническое мастерство связи с общественностью ценность и была 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 условной стоимостью AU в то время, 149467000 км.[2]

Первое недвусмысленное обнаружение Венеры было сделано Лаборатория реактивного движения 10 марта 1961 года. Лаборатория реактивного движения установила контакт с планетой Венеру с помощью планетарной радиолокационной системы с 10 марта по 10 мая 1961 года. Используя данные о скорости и дальности, было получено новое значение 149598500±500 км был определен для астрономическая единица.[9][10] Как только правильное значение было известно, другие группы обнаружили в своих заархивированных данных эхо, согласующееся с этими результатами.[2]

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

Компьютерная модель астероида (216) Клеопатра, на основе радиолокационного анализа.
Радиолокационные изображения и компьютерная модель астероида 1999 JM8

Астероиды и кометы

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

Радаром изучено всего 19 комет,[11] включая 73P / Schwassmann-Wachmann. Проведены радиолокационные наблюдения 612 Астероиды, сближающиеся с Землей и 138 Астероиды главного пояса по состоянию на начало 2016 года.[11] К 2018 году это число выросло до 138 астероидов Главного пояса, 789 астероидов, сближающихся с Землей, а также в то время наблюдались 20 комет.[11]

Многие тела наблюдаются во время их закрытия облет Земли.

Во время работы обсерватория Аресибо предоставляла информацию об угрожающих Земле столкновениях с кометами и астероидами, что позволяло делать прогнозы столкновений и близких к ошибкам на десятилетия вперед, например, для Апофис и другие органы.[5] Будучи меньше Радар солнечной системы Голдстоуна менее чувствителен и не может обеспечить такую ​​же прогностическую способность.

Телескопы

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Андерсон, Джон Д .; Slade, Martin A .; Юргенс, Раймонд Ф .; Lau, Eunice L .; Ньюхолл, X. X .; Майлз, Э. (июль 1990 г.). Радар и космические аппараты на Меркурий с 1966 по 1988 год. МАС, Азиатско-Тихоокеанское региональное астрономическое совещание, 5-е заседание, Труды (проходившее 16–20 июля 1990 г.). 9. Сидней, Австралия: Астрономическое общество Австралии. п. 324. Bibcode:1991 ПАСАу ... 9..324А. ISSN  0066-9997.
  2. ^ а б c Бутрика, Эндрю Дж. (1996). "Глава 2: Непостоянная Венера". НАСА SP-4218: Чтобы увидеть невидимое - история астрономии планетарных радаров. НАСА. В архиве из оригинала от 23.08.2007. Получено 2008-05-15.
  3. ^ "Статус радара Аресибо". Получено 22 декабря 2012.
  4. ^ Остро, Стивен (1997). "Страница исследования астероидных радаров". JPL. Получено 22 декабря 2012.
  5. ^ а б «NSF начинает планирование вывода из эксплуатации 305-метрового телескопа обсерватории Аресибо из соображений безопасности [Выпуск новостей 20-010]». www.nsf.gov. В архиве с оригинала 19 ноября 2020 г.. Получено 19 ноября, 2020.
  6. ^ Эй, Дж. С. (1973). Эволюция радиоастрономии. Истории науки серии. 1. Пол Элек (Научные книги).
  7. ^ Мофенсен, Джек (апрель 1946 г.). "Радар эхо луны". Электроника. 19: 92–98. Архивировано из оригинал на 2008-10-29.
  8. ^ Залив, Золтан (Январь 1947 г.). «Отражение микроволн от луны» (PDF). Hungarica Acta Physica. 1 (1): 1–22. Дои:10.1007 / BF03161123.
  9. ^ Malling, L.R .; Голомб, С. В. (октябрь 1961 г.). «Радиолокационные измерения планеты Венера» (PDF). Журнал Британского института радиоинженеров. 22 (4): 297–300. Дои:10.1049 / jbire.1961.0121.
  10. ^ Muhleman, Duane O .; Холдридж, Д. Б.; Блок, Н. (май 1962 г.). «Астрономическая единица, определяемая по отражениям радара Венеры». Астрономический журнал. 67 (4): 191–203. Bibcode:1962AJ ..... 67..191M. Дои:10.1086/108693. Дальнейший анализ дает уточненную цифру 149598845±250 км.
  11. ^ а б c "Астероиды и кометы, обнаруживаемые радаром". НАСА / Лаборатория реактивного движения по астероидным радарным исследованиям. Получено 2016-04-25.

внешняя ссылка