Astronomia de radar - Radar astronomy

Não deve ser confundido com Radioastronomia .

Astronomia de radar é uma técnica de observação de objetos astronômicos próximos refletindo microondas fora dos objetos alvo e analisando os reflexos. Esta pesquisa foi conduzida por seis décadas. Radarastronomia difere da radioastronomia porque esta é uma observação passiva e a primeira ativa. Os sistemas de radar têm sido usados ​​para uma ampla gama de estudos de sistemas solares. A transmissão do radar pode ser pulsada ou contínua.

A força do sinal de retorno do radar é proporcional à quarta potência inversa da distância . Instalações atualizadas, maior potência do transceptor e aparelhos aprimorados aumentaram as oportunidades de observação.

As técnicas de radar fornecem informações indisponíveis por outros meios, como testar a relatividade geral observando Mercúrio e fornecendo um valor refinado para a unidade astronômica . As imagens de radar fornecem informações sobre as formas e propriedades da superfície de corpos sólidos, que não podem ser obtidas por outras técnicas baseadas no solo.

Millstone Hill Radar em 1958
Radar planetário antigo Pluton , URSS, 1960

Baseando-se em radares terrestres de alta potência (de até um MW), a astronomia por radar é capaz de fornecer informações astrométricas extremamente precisas sobre a estrutura, composição e movimento dos objetos do Sistema Solar. Isso ajuda na formação de previsões de longo prazo de impactos asteróide-Terra , conforme ilustrado pelo objeto 99942 Apophis . Em particular, as observações ópticas medem onde um objeto aparece no céu, mas não podem medir a distância com grande precisão (confiar na paralaxe se torna mais difícil quando os objetos são pequenos ou mal iluminados). O radar, por outro lado, mede diretamente a distância até o objeto (e com que rapidez está mudando). A combinação de observações ópticas e de radar normalmente permite a previsão de órbitas pelo menos décadas, e às vezes séculos, no futuro.

Em agosto de 2020, o Observatório de Arecibo ( Arecibo Planetary Radar ) sofreu uma falha estrutural no cabo, levando ao colapso do telescópio principal em dezembro daquele ano.

Há um radar astronômico remanescente em uso regular, o Goldstone Solar System Radar .

Vantagens

  • Controle de atributos do sinal [isto é, a modulação de tempo / frequência da forma de onda e polarização]
  • Resolva objetos espacialmente.
  • Precisão de medição Delay-Doppler.
  • Penetração opticamente opaca.
  • Sensível a altas concentrações de metal ou gelo.

Desvantagens

O alcance máximo da astronomia por radar é muito limitado e está confinado ao Sistema Solar . Isso ocorre porque a intensidade do sinal cai muito fortemente com a distância até o alvo, a pequena fração do fluxo incidente que é refletido pelo alvo e a força limitada dos transmissores. A distância à qual o radar pode detectar um objeto é proporcional à raiz quadrada do tamanho do objeto, devido à dependência de um sobre a distância para o quarto da intensidade do eco. O radar pode detectar algo a cerca de 1 km em uma grande fração de UA de distância, mas a 8-10 UA, a distância de Saturno, precisamos de alvos com pelo menos centenas de quilômetros de largura. Também é necessário ter uma efeméride relativamente boa do alvo antes de observá-lo.

História

A Lua está comparativamente próxima e foi detectada por radar logo após a invenção da técnica em 1946. As medições incluíram a rugosidade da superfície e, posteriormente, o mapeamento de regiões sombreadas perto dos pólos.

O próximo alvo mais fácil é Vênus . Este era um alvo de grande valor científico, uma vez que poderia fornecer uma maneira inequívoca de medir o tamanho da unidade astronômica , necessária para o campo nascente das espaçonaves interplanetárias. Além disso, tal habilidade técnica tinha grande valor de relações públicas e era uma excelente demonstração para agências de financiamento. Portanto, havia uma pressão considerável para extrair um resultado científico de dados fracos e ruidosos, o que foi realizado por meio do pós-processamento pesado dos resultados, utilizando o valor esperado para dizer onde procurar. Isso levou a alegações iniciais (do Lincoln Laboratory, Jodrell Bank e Vladimir A. Kotelnikov da URSS) que agora se sabe serem incorretas. Todos estes concordaram entre si e o valor convencional de UA na época,149 467 000  km .

A primeira detecção inequívoca de Vênus foi feita pelo Laboratório de Propulsão a Jato em 10 de março de 1961. O JPL estabeleceu contato com o planeta Vênus usando um sistema de radar planetário de 10 de março a 10 de maio de 1961. Usando dados de velocidade e alcance, um novo valor de149 598 500 ± 500 km foi determinado para a unidade astronômica . Uma vez conhecido o valor correto, outros grupos encontraram ecos em seus dados arquivados que concordavam com esses resultados.

A seguir está uma lista de corpos planetários que foram observados por este meio:

Modelo de computador do asteróide (216) Kleopatra , baseado em análise de radar.
Imagens de radar e modelo de computador do asteroide 1999 JM 8

Asteróides e cometas

O radar permite estudar a forma, o tamanho e o estado de rotação dos asteróides e cometas do solo. A imagem de radar produziu imagens com resolução de até 7,5 metros. Com dados suficientes, o tamanho, forma, rotação e albedo do radar dos asteróides alvo podem ser extraídos.

Apenas 19 cometas foram estudados por radar, incluindo 73P / Schwassmann-Wachmann . Houve observações de radar de 612 asteróides próximos da Terra e 138 asteróides do cinturão principal no início de 2016. Em 2018, isso havia crescido para 138 asteróides do cinturão principal, 789 asteróides próximos da Terra, também naquela época 20 cometas foram observados.

Muitos corpos são observados durante seu sobrevôo da Terra.

Enquanto operacional, o Observatório de Arecibo forneceu informações sobre os impactos de cometas e asteróides que ameaçam a Terra, permitindo previsões de impacto e quase acidentes em décadas futuras, como aquelas para o Apophis e outros corpos. Por ser menor, o Goldstone Solar System Radar é menos sensível e incapaz de fornecer a mesma capacidade preditiva.

Telescópios

Veja também

Referências

links externos