Введение

Наблюдение за близлежащими астрономическими объектами путем анализа отраженных микроволн

Радарная астрономия – это метод изучения близлежащих астрономических объектов, основанный на отражении радиоволн или микроволн от целевых объектов и анализе их отражений. Радарная астрономия отличается от радиоастрономии тем, что последняя является пассивным наблюдением (то есть только приемом), а первая – активным (передачей и приемом). Радарные системы используются для исследований Солнечной системы уже шесть десятилетий. Радиосигнал может передаваться в импульсном или непрерывном режиме. Интенсивность отраженного радиолокационного сигнала пропорциональна обратной четвертой степени расстояния. Модернизация оборудования, увеличение мощности передатчиков и совершенствование аппаратуры расширили возможности наблюдений. Радарные методы предоставляют информацию, недоступную другими способами, например, позволяют проверять общую теорию относительности, наблюдая за Меркурием, и получать более точное значение астрономической единицы. Радарная астрономия способна предоставлять исключительно точные астрометрические данные о структуре, составе и движении объектов Солнечной системы. Это помогает строить долгосрочные прогнозы столкновений астероидов с Землей, как это демонстрирует объект 99942 Апофис. В частности, оптические наблюдения определяют положение объекта на небе, но не позволяют с высокой точностью измерять расстояние до него (использование параллакса затрудняется, когда объекты малы или плохо освещены). Радар, напротив, непосредственно измеряет расстояние до объекта (и скорость его изменения). Комбинирование оптических и радиолокационных наблюдений обычно позволяет прогнозировать орбиты на десятилетия, а иногда и на столетия вперед. В августе 2020 года на обсерватории Аресибо (планетарный радар Аресибо) произошел обрыв несущего троса, что привело к обрушению главного телескопа в декабре того же года. В настоящее время регулярно используется только одна радиолокационная установка – Радар Солнечной системы Голдстоун.

Преимущества

Контроль атрибутов сигнала [т.е. временная/частотная модуляция и поляризация волновой формы]. Пространственное разрешение объектов. Точность измерения эффекта Доплера при замедлении. Проникновение сквозь оптически непрозрачные среды. Чувствительность к высоким концентрациям металла или льда.

Недостатки

Максимальная дальность астрономических радиолокационных наблюдений очень ограничена и не выходит за пределы Солнечной системы. Это обусловлено резким ослаблением сигнала с увеличением расстояния до объекта, малой долей отражённого потока и ограниченной мощностью передатчиков. Расстояние, на котором радар может обнаружить объект, пропорционально квадратному корню из его размера, поскольку мощность отражённого сигнала обратно пропорциональна расстоянию в четвёртой степени. Радар способен обнаружить объект диаметром около 1 км на значительном протяжении астрономической единицы, но на расстоянии 8–10 а.е. – расстоянии до Сатурна – требуются цели шириной не менее сотен километров. Кроме того, для наблюдений необходима достаточно точная эфемерида объекта.

Астероиды и кометы

Радар предоставляет возможность изучать форму, размер и скорость вращения астероидов и комет с Земли. Радарная съемка позволила получить изображения с разрешением до 7,5 метров. При наличии достаточного количества данных можно определить размер, форму, скорость вращения и радиолокационное альбедо целевых астероидов. Радаром изучено всего 19 комет, к 2018 году это число возросло до 138 астероидов главного пояса и 789 околоземных астероидов, а также было проведено наблюдение за 20 кометами.