Radarová astronomie - Radar astronomy

Nesmí být zaměňována s Radioastronomie.

Radarová astronomie je technika pozorování blízkých astronomických objektů odrazem mikrovlnné trouby mimo cílové objekty a analyzovat odrazy. Tento výzkum probíhá již šest desetiletí. Radarová astronomie se liší od radioastronomie v tom, že druhé je pasivní pozorování a druhé aktivní. Radarové systémy se používají pro širokou škálu studií sluneční soustavy. Radarový přenos může být pulzní nebo kontinuální.

Síla radar zpětný signál je úměrný inverzní čtvrté síle vzdálenosti. Vylepšená zařízení, zvýšená síla vysílače a přijímače a vylepšené přístroje zvýšily pozorovací příležitosti.

Radarové techniky poskytují informace nedostupné jinými prostředky, například testováním obecná relativita pozorováním Rtuť[1] a poskytnutí rafinované hodnoty pro astronomická jednotka.[2] Radarové snímky poskytnout informace o tvarech a vlastnostech povrchu pevných těles, které nelze získat jinými pozemními technikami.

Millstone Hill Radar v roce 1958
Brzy planetární radar Pluton, SSSR, 1960

Spoléhání se na vysoce výkonné pozemní radary (až do jednoho MW[3]), je radarová astronomie schopna poskytnout extrémně přesné údaje astrometrický informace o struktuře, složení a pohybu objektů sluneční soustavy.[4] To pomáhá při vytváření dlouhodobých předpovědí dopady asteroid-Země, jak je znázorněno na objektu 99942 Apophis. Optická pozorování měří zejména to, kde se na obloze objeví objekt, ale nemohou měřit vzdálenost s velkou přesností (spoléhání se na paralaxa obtížnější, když jsou předměty malé nebo špatně osvětlené). Radar naproti tomu přímo měří vzdálenost k objektu (a jak rychle se mění). Kombinace optických a radarových pozorování obvykle umožňuje předpovědi oběžných drah nejméně na desetiletí a někdy i na staletí do budoucnosti.

V srpnu 2020 observatoř Arecibo (Planetární radar Arecibo ) utrpěl poruchu strukturálního kabelu, což vedlo k rozhodnutí zbourat observatoř.[5]

Existuje jedno zbývající radarové astronomické zařízení v běžném používání, Radar sluneční soustavy Goldstone.

Výhody

  • Řízení atributů signálu [tj. Časová / frekvenční modulace a polarizace křivky]
  • Vyřešte objekty prostorově.
  • Přesnost měření Delay-Doppler.
  • Opticky neprůhledná penetrace.
  • Citlivý na vysoké koncentrace kovu nebo ledu.

Nevýhody

Maximální rozsah astronomie pomocí radaru je velmi omezený a omezuje se na Sluneční Soustava. Je to proto, že síla signálu klesá velmi strmě se vzdáleností k cíli, malý zlomek dopadajícího toku, který se odráží od cíle, a omezená síla vysílačů.[6] Vzdálenost, do které může radar detekovat objekt, je úměrná druhé odmocnině velikosti objektu, kvůli závislosti na síle ozvěny jeden na více než na čtvrtý. Radar dokázal detekovat něco ~ 1 km na velké části AU, ale ve vzdálenosti 8–10 AU, vzdálenosti od Saturnu, potřebujeme cíle široké nejméně stovky kilometrů. Je také nutné mít relativně dobrý efemeridy cíle před pozorováním.

Dějiny

The Měsíc je poměrně blízko a byl detekován radarem krátce po vynálezu této techniky v roce 1946.[7][8] Měření zahrnovala drsnost povrchu a pozdější mapování stínovaných oblastí v blízkosti pólů.

Dalším nejjednodušším cílem je Venuše. To byl cíl s velkou vědeckou hodnotou, protože by mohl poskytnout jednoznačný způsob měření velikosti astronomická jednotka, který byl potřebný pro rodící se pole meziplanetární kosmické lodi. Navíc taková technická zdatnost byla skvělá vztahy s veřejností hodnotu a byla vynikající ukázkou pro finanční agentury. Byl tedy vyvíjen značný tlak na vytlačování vědeckých výsledků ze slabých a hlučných dat, čehož bylo dosaženo těžkým následným zpracováním výsledků s využitím očekávané hodnoty k určení, kde hledat. To vedlo k časným nárokům (od Lincoln Laboratory, Jodrell Bank a Vladimir A. Kotelnikov ze SSSR), o nichž je nyní známo, že jsou nesprávné. Všichni se shodli na sobě a na konvenční hodnotě AU v té době, 149467000 km.[2]

První jednoznačnou detekci Venuše provedla Laboratoř tryskového pohonu dne 10. března 1961. Společnost JPL navázala kontakt s planetou Venuší pomocí planetárního radarového systému od 10. března do 10. května 1961. S využitím údajů o rychlosti a dosahu byla nová hodnota 149598500±500 km byl určen pro astronomická jednotka.[9][10] Jakmile byla známa správná hodnota, jiné skupiny nalezly ve svých archivovaných datech echos, která souhlasila s těmito výsledky.[2]

Následuje seznam planetárních těles, která byla pozorována tímto způsobem:

Počítačový model asteroidu (216) Kleopatra, na základě radarové analýzy.
Radarové snímky a počítačový model asteroidu 1999 JM8

Asteroidy a komety

Radar poskytuje schopnost studovat ze země tvar, velikost a stav rotace asteroidů a komet. Radarové zobrazování vytvořil snímky s rozlišením až 7,5 metru. S dostatečnými daty lze extrahovat velikost, tvar, rotaci a radarové albedo cílových asteroidů.

Pouze 19 komet bylo studováno radarem,[11] počítaje v to 73P / Schwassmann-Wachmann. Tam bylo radarové pozorování 612 Blízkozemské asteroidy a 138 Hlavní asteroidy pásu počátkem roku 2016.[11] Do roku 2018 to vzrostlo na 138 asteroidů s hlavním pásem, 789 asteroidů blízko Země, také v té době bylo pozorováno 20 komet.[11]

Mnoho těl je pozorováno během jejich blízkosti letět s Země.

Když byla v provozu observatoř Arecibo, poskytovala informace o dopadech komety a asteroidů ohrožujících Zemi, což umožnilo předpovědi dopadů a téměř chybných dekád do budoucna, například pro Apophis a další orgány.[5] Být menší Radar sluneční soustavy Goldstone je méně citlivý a nedokáže poskytnout stejnou prediktivní kapacitu.

Dalekohledy

Viz také

Reference

  1. ^ Anderson, John D .; Slade, Martin A .; Jurgens, Raymond F .; Lau, Eunice L .; Newhall, X. X .; Myles, E. (červenec 1990). Radar a kosmická loď sahající k Merkuru v letech 1966 až 1988. IAU, asijsko-pacifické regionální astronomické setkání, 5. sborník (konané 16. – 20. Července 1990). 9. Sydney, Austrálie: Astronomická společnost Austrálie. p. 324. Bibcode:1991 PASAu ... 9..324A. ISSN  0066-9997.
  2. ^ A b C Butrica, Andrew J. (1996). „Kapitola 2: Nestálá Venuše“. NASA SP-4218: To See the Unseen - A History of Planetary Radar Astronomy. NASA. Archivováno z původního dne 2007-08-23. Citováno 2008-05-15.
  3. ^ „Stav radaru Arecibo“. Citováno 22. prosince 2012.
  4. ^ Ostro, Steven (1997). „Stránka s výzkumem radaru asteroidů“. JPL. Citováno 22. prosince 2012.
  5. ^ A b „NSF začíná z bezpečnostních důvodů plánovat vyřazení 305 metrů dalekohledu Arecibo z provozu [News Release 20-010]“. www.nsf.gov. Archivováno z původního dne 19. listopadu 2020. Citováno 19. listopadu 2020.
  6. ^ Hej, J. S. (1973). Vývoj radioastronomie. Série historie vědy. 1. Paul Elek (Vědecké knihy).
  7. ^ Mofensen, Jack (duben 1946). „Radarové ozvěny z měsíce“. Elektronika. 19: 92–98. Archivovány od originál dne 2008-10-29.
  8. ^ Bay, Zoltán (Leden 1947). "Odraz mikrovln od měsíce" (PDF). Hungarica Acta Physica. 1 (1): 1–22. doi:10.1007 / BF03161123.
  9. ^ Malling, L. R .; Golomb, S. W. (říjen 1961). "Radarová měření planety Venuše" (PDF). Journal of the British Institution of Radio Engineers. 22 (4): 297–300. doi:10.1049 / jbire.1961.0121.
  10. ^ Muhleman, Duane O .; Holdridge, D. B .; Block, N. (květen 1962). "Astronomická jednotka určená radarovými odrazy od Venuše". Astronomický deník. 67 (4): 191–203. Bibcode:1962AJ ..... 67..191M. doi:10.1086/108693. Pomocí další analýzy to získá rafinovaný údaj 149598845±250 km.
  11. ^ A b C "Asteroidy a komety detekované radarem". Radarový výzkum asteroidů NASA / JPL. Citováno 2016-04-25.

externí odkazy