Radarastronomie – Wikipedia

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Radarastronomie ist eine Technik zur Beobachtung nahegelegener astronomischer Objekte, indem Mikrowellen von Zielobjekten reflektiert und die Reflexionen analysiert werden. Diese Forschung wird seit sechs Jahrzehnten betrieben. Die Radarastronomie unterscheidet sich von der Radioastronomie dadurch, dass letztere eine passive Beobachtung ist und erstere eine aktive. Radarsysteme wurden für eine Vielzahl von Sonnensystemstudien verwendet. Die Radarübertragung kann entweder gepulst oder kontinuierlich sein.

Die Stärke des Radarrücksignals ist proportional zur inversen vierten Potenz der Entfernung. Verbesserte Einrichtungen, erhöhte Sende-/Empfangsleistung und verbesserte Vorrichtungen haben die Beobachtungsmöglichkeiten erhöht.

Radartechniken liefern Informationen, die auf andere Weise nicht verfügbar sind, wie zum Beispiel die Prüfung der Allgemeinen Relativitätstheorie durch Beobachtung von Merkur[1] und Bereitstellen eines verfeinerten Wertes für die astronomische Einheit.[2]Radarbilder liefern Informationen über die Formen und Oberflächeneigenschaften von Festkörpern, die mit anderen bodengestützten Techniken nicht gewonnen werden können.

Millstone Hill Radar im Jahr 1958
Frühes Planetenradar Pluton, UdSSR, 1960

Auf leistungsstarke terrestrische Radargeräte (bis zu einem MW .) angewiesen[3]) ist die Radarastronomie in der Lage, äußerst genaue astrometrische Informationen über die Struktur, Zusammensetzung und Bewegung von Objekten des Sonnensystems zu liefern.[4] Dies hilft bei der Bildung langfristiger Vorhersagen von Asteroiden-Erde-Einschlägen, wie das Objekt 99942 Apophis veranschaulicht. Optische Beobachtungen messen insbesondere, wo ein Objekt am Himmel erscheint, können jedoch die Entfernung nicht mit großer Genauigkeit messen (das Verlassen auf die Parallaxe wird schwieriger, wenn Objekte klein oder schlecht beleuchtet sind). Radar hingegen misst direkt die Entfernung zum Objekt (und wie schnell sie sich ändert). Die Kombination von optischen und Radarbeobachtungen ermöglicht normalerweise die Vorhersage von Bahnen über Jahrzehnte, manchmal sogar Jahrhunderte in die Zukunft.

Im August 2020 erlitt das Arecibo-Observatorium (Arecibo Planetary Radar) einen strukturellen Kabelbruch, der im Dezember desselben Jahres zum Einsturz des Hauptteleskops führte.[5]

Es gibt eine verbleibende Radar-Astronomieeinrichtung, die regelmäßig genutzt wird, das Goldstone Solar System Radar.

Vorteile[edit]

  • Kontrolle der Attribute des Signals [i.e., the waveform’s time/frequency modulation and polarization]
  • Objekte räumlich auflösen.
  • Delay-Doppler-Messgenauigkeit.
  • Optisch opake Durchdringung.
  • Empfindlich gegen hohe Konzentrationen von Metall oder Eis.

Nachteile[edit]

Die maximale Reichweite der Astronomie durch Radar ist sehr begrenzt und beschränkt sich auf das Sonnensystem. Dies liegt daran, dass die Signalstärke mit der Entfernung zum Ziel, dem kleinen Anteil des einfallenden Flusses, der vom Ziel reflektiert wird, und der begrenzten Stärke der Sender sehr steil abfällt.[6] Die Entfernung, bis zu der das Radar ein Objekt erkennen kann, ist aufgrund der Abhängigkeit der Echostärke von eins über die Entfernung zum Vierten proportional zur Quadratwurzel der Größe des Objekts. Radar könnte etwas über einen großen Bruchteil einer AE Entfernung von ~1 km erkennen, aber bei 8-10 AE, der Entfernung zum Saturn, brauchen wir Ziele mit einer Breite von mindestens Hunderten von Kilometern. Es ist auch notwendig, eine relativ gute Ephemeride des Ziels zu haben, bevor man es beobachtet.

Geschichte[edit]

Der Mond ist vergleichsweise nahe und wurde kurz nach der Erfindung der Technik im Jahr 1946 per Radar entdeckt.[7][8] Die Messungen umfassten die Oberflächenrauheit und die spätere Kartierung von schattierten Regionen in der Nähe der Pole.

Das nächst leichtere Ziel ist die Venus. Dies war ein Ziel von großem wissenschaftlichen Wert, da es eine eindeutige Möglichkeit bieten konnte, die Größe der astronomischen Einheit zu messen, die für das entstehende Feld interplanetarer Raumfahrzeuge benötigt wurde. Darüber hinaus hatten solche technischen Fähigkeiten einen großen Wert für die Öffentlichkeitsarbeit und waren eine hervorragende Demonstration für die Förderorganisationen. Es bestand also ein erheblicher Druck, aus schwachen und verrauschten Daten ein wissenschaftliches Ergebnis zu quetschen, was durch eine intensive Nachbearbeitung der Ergebnisse erreicht wurde, wobei der erwartete Wert verwendet wurde, um zu sagen, wo man suchen sollte. Dies führte zu frühen Behauptungen (von Lincoln Laboratory, Jodrell Bank und Vladimir A. Kotelnikov von der UdSSR), die heute als falsch bekannt sind. All dies stimmte miteinander und dem damals üblichen Wert von AU überein, 149467000 km.[2]

Die erste eindeutige Entdeckung der Venus erfolgte am 10. März 1961 durch das Jet Propulsion Laboratory. Das JPL stellte vom 10. März bis 10. Mai 1961 mit einem planetarischen Radarsystem Kontakt zum Planeten Venus her. Unter Verwendung von Geschwindigkeits- und Entfernungsdaten wurde ein neuer Wert von 149598500±500 km wurde für die astronomische Einheit bestimmt.[9][10] Nachdem der richtige Wert bekannt war, fanden andere Gruppen Echos in ihren archivierten Daten, die mit diesen Ergebnissen übereinstimmten.[2]

Das Folgende ist eine Liste von planetarischen Körpern, die auf diese Weise beobachtet wurden:

Radarbilder und Computermodell des Asteroiden 1999 JM8

Asteroiden und Kometen[edit]

Radar bietet die Möglichkeit, die Form, Größe und den Spinzustand von Asteroiden und Kometen vom Boden aus zu untersuchen. Die Radarbildgebung hat Bilder mit einer Auflösung von bis zu 7,5 Metern erzeugt. Mit ausreichenden Daten können Größe, Form, Spin und Radaralbedo der Zielasteroiden extrahiert werden.

Nur 19 Kometen wurden mit Radar untersucht,[11] darunter 73P/Schwassmann-Wachmann. Anfang 2016 gab es Radarbeobachtungen von 612 erdnahen Asteroiden und 138 Hauptgürtel-Asteroiden.[11] Bis 2018 waren es 138 Main-Belt-Asteroiden, 789 erdnahe Asteroiden, auch zu diesem Zeitpunkt wurden 20 Kometen beobachtet.[11]

Viele Körper werden während ihres nahen Vorbeiflugs an der Erde beobachtet.

Während des Betriebs lieferte das Arecibo-Observatorium Informationen über erdbedrohende Kometen- und Asteroideneinschläge und ermöglichte damit Vorhersagen von Einschlägen und Beinahe-Unfällen Jahrzehnte in die Zukunft, beispielsweise für Apophis und andere Körper.[5] Da das Goldstone Solar System Radar kleiner ist, ist es weniger empfindlich und kann nicht die gleiche Vorhersagekapazität bieten.

Teleskope[edit]

Siehe auch[edit]

Verweise[edit]

  1. ^ Anderson, John D.; Slade, Martin A.; Jürgens, Raymond F.; Lau, Eunice L.; Newhall, XX; Myles, E. (Juli 1990). Radar und Raumsonden auf Merkur zwischen 1966 und 1988. IAU, Asian-Pacific Regional Astronomy Meeting, 5th, Proceedings (16.-20. Juli 1990). 9. Sydney, Australien: Astronomical Society of Australia. P. 324. Bibcode:1991PASAu…9..324A. ISSN 0066-9997.
  2. ^ ein B C Butrica, Andrew J. (1996). “Kapitel 2: Wankelmütige Venus”. NASA SP-4218: To See the Unseen – Eine Geschichte der planetaren Radarastronomie. NASA. Archiviert vom Original vom 2007-08-23. Abgerufen 2008-05-15.
  3. ^ “Arecibo Radarstatus”. Abgerufen 22. Dezember 2012.
  4. ^ Ostro, Steven (1997). “Asteroidenradar-Forschungsseite”. JPL. Abgerufen 22. Dezember 2012.
  5. ^ ein B “Riesiges Arecibo-Radioteleskop in Puerto Rico kollabiert”. www.theguardian.com. Abgerufen 5. März, 2021.
  6. ^ He, JS (1973). Die Evolution der Radioastronomie. Reihe Wissenschaftsgeschichten. 1. Paul Elek (Wissenschaftliche Bücher).
  7. ^ Mofensen, Jack (April 1946). “Radarechos vom Mond”. Elektronik. 19: 92–98. Archiviert von das Original am 29.10.2008.
  8. ^ Bucht, Zoltán (Januar 1947). “Reflexion von Mikrowellen vom Mond” (PDF). Hungarica Acta Physica. 1 (1): 1-22. mach:10.1007/BF03161123.
  9. ^ Malling, LR; Golomb, SW (Oktober 1961). “Radarmessungen des Planeten Venus” (PDF). Zeitschrift der British Institution of Radio Engineers. 22 (4): 297–300. mach:10.1049/jbire.1961.0121.
  10. ^ Muhleman, Duane O.; Holdridge, DB; Block, N. (Mai 1962). „Die astronomische Einheit, die durch Radarreflexionen von der Venus bestimmt wird“. Astronomisches Journal. 67 (4): 191–203. Bibcode:1962AJ…..67..191M. mach:10.1086/108693. Bei weiterer Analyse ergibt dies eine verfeinerte Zahl von 149598845±250 km.
  11. ^ ein B C “Radar-erkannte Asteroiden und Kometen”. NASA/JPL Asteroidenradarforschung. Abgerufen 2016-04-25.

Externe Links[edit]