Радиолокационная астрономия — это метод наблюдения за близлежащими астрономическими объектами путем отражения радиоволн или микроволн от целевых объектов и анализа их отражений. Радиолокационная астрономия отличается от радиоастрономии тем, что последняя является пассивным наблюдением (т. е. только приемом), а первая — активным (передачей и приемом). Радиолокационные системы применяются уже шесть десятилетий в широком спектре исследований Солнечной системы . Радиолокационная передача может быть как импульсной, так и непрерывной. Сила отраженного радиолокационного сигнала пропорциональна обратной четвертой степени расстояния . Модернизированные объекты, увеличенная мощность приемопередатчика и усовершенствованная аппаратура увеличили возможности наблюдения.
Радиолокационные методы предоставляют информацию, недоступную другими способами, например, проверку общей теории относительности путем наблюдения за Меркурием [1] и предоставление уточненного значения астрономической единицы . [2] Радиолокационные изображения предоставляют информацию о формах и свойствах поверхности твердых тел, которую невозможно получить другими наземными методами.
Опираясь на мощные наземные радары (до одного мегаватта ), [3] радиолокационная астрономия способна предоставлять чрезвычайно точную астрометрическую информацию о структуре, составе и движении объектов Солнечной системы. [4] Это помогает в формировании долгосрочных прогнозов столкновений астероидов с Землей , как показано на примере объекта 99942 Апофис . В частности, оптические наблюдения измеряют, где объект появляется на небе, но не могут измерить расстояние с большой точностью (полагаться на параллакс становится сложнее, когда объекты малы или плохо освещены). Радар, с другой стороны, напрямую измеряет расстояние до объекта (и насколько быстро оно меняется). Сочетание оптических и радиолокационных наблюдений обычно позволяет предсказывать орбиты по крайней мере на десятилетия, а иногда и на столетия вперед.
В августе 2020 года в обсерватории Аресибо ( планетный радар Аресибо ) произошел сбой в работе кабеля, что привело к обрушению главного телескопа в декабре того же года. [5]
Остался один регулярно используемый радиолокационный астрономический объект — радар Солнечной системы Голдстоун .
Максимальный диапазон астрономии с помощью радара очень ограничен и ограничен Солнечной системой . Это связано с тем, что сила сигнала очень круто падает с расстоянием до цели, малой долей падающего потока, которая отражается целью, и ограниченной силой передатчиков. [6] Расстояние, на котором радар может обнаружить объект, пропорционально квадратному корню из размера объекта из-за зависимости силы эха от расстояния в четвертой степени. Радар может обнаружить что-то на расстоянии ~1 км на большой части а.е., но на расстоянии 8-10 а.е., расстоянии до Сатурна, нам нужны цели шириной не менее сотен километров. Также необходимо иметь относительно хорошую эфемериду цели перед ее наблюдением.
Луна находится сравнительно близко и была обнаружена радаром вскоре после изобретения этой технологии в 1946 году. [ 7] [8] Измерения включали измерение шероховатости поверхности и последующее картирование затененных областей вблизи полюсов.
Следующая по простоте цель — Венера . Это была цель большой научной ценности, поскольку она могла обеспечить однозначный способ измерения размера астрономической единицы , которая была необходима для зарождающейся области межпланетных космических аппаратов. Кроме того, такое техническое мастерство имело большую ценность для связей с общественностью и было прекрасной демонстрацией для финансирующих агентств. Поэтому было значительное давление, чтобы выжать научный результат из слабых и шумных данных, что было достигнуто путем тяжелой постобработки результатов, используя ожидаемое значение, 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 общепринятым значением AU в то время,149 467 000 км . [2]
Первое однозначное обнаружение Венеры было сделано Лабораторией реактивного движения 10 марта 1961 года. JPL установила контакт с планетой Венера с помощью планетарной радиолокационной системы с 10 марта по 10 мая 1961 года. Используя данные о скорости и дальности, было получено новое значениеДля астрономической единицы было определено значение 149 598 500 ± 500 км . [9] [10] Как только стало известно правильное значение, другие группы нашли отголоски в своих архивных данных, которые согласовывались с этими результатами. [2]
Солнце было обнаружено несколько раз, начиная с 1959 года. Частоты обычно находятся в диапазоне от 25 до 38 МГц, что намного ниже, чем для межпланетной работы. Были обнаружены отражения как от фотосферы, так и от короны. [11]
Ниже приведен список планетных тел, которые наблюдались с помощью этого метода:
Радар дает возможность изучать форму, размер и состояние вращения астероидов и комет с земли. Радиолокационная съемка позволяет получать изображения с разрешением до 7,5 метров. При наличии достаточных данных можно получить размер, форму, вращение и радиолокационное альбедо целевых астероидов.
Только 19 комет были изучены радаром, [12] включая 73P/Schwassmann-Wachmann . По состоянию на начало 2016 года были проведены радарные наблюдения 612 околоземных астероидов и 138 астероидов Главного пояса. [12] К 2018 году это число выросло до 138 астероидов Главного пояса, 789 околоземных астероидов, также в то время было замечено 20 комет. [12]
Многие тела наблюдаются во время их близкого пролета мимо Земли.
Во время своей работы обсерватория Аресибо предоставляла информацию об опасных для Земли столкновениях комет и астероидов, что позволяло прогнозировать столкновения и опасные сближения на десятилетия вперед, например, для Апофиса и других тел. [5] Будучи меньше, радар Солнечной системы Голдстоуна менее чувствителен и не может обеспечить такую же прогностическую способность.
