Радиолокационный метод в астрономии сообщение

Обновлено: 02.07.2024

раздел астрономии, в котором тела Солнечной системы исследуются с помощью радиоволн, посланных передатчиком и отражённых этими телами (см. Планетный радиолокатор). Методы Р. а. используются для решения задач астрометрии и астрофизики.

Применение радиолокации дало возможность измерять расстояния до небесных объектов по времени, в течение которого радиосигнал достигает небесного тела и возвращается обратно. Точность этих измерений (

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Полезное

Смотреть что такое "Радиолокационная астрономия" в других словарях:

РАДИОЛОКАЦИОННАЯ АСТРОНОМИЯ — раздел астрономии, исследующий тела Солнечной системы с помощью отражённых ими радиоволн. посланных передатчиком с Земли или космич. аппарата (КА). Объектами исследования Р. а. являются планеты и спутники, кометы, солнечная корона. Радиолокация… … Физическая энциклопедия

РАДИОЛОКАЦИОННАЯ АСТРОНОМИЯ — раздел астрономии, исследующий небесные тела (Солнце, планеты, метеоры) с помощью регистрации радиосигналов, посланных с Земли или космического аппарата и отраженных этими телами … Большой Энциклопедический словарь

РАДИОЛОКАЦИОННАЯ АСТРОНОМИЯ — РАДИОЛОКАЦИОННАЯ АСТРОНОМИЯ, отрасль АСТРОНОМИИ, изучающая отраженные небесными телами СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ и зафиксированные на Земле импульсы, которые посылает РАДАР для получения информации о расстоянии от Земли до небесных тел, их орбитальном… … Научно-технический энциклопедический словарь

РАДИОЛОКАЦИОННАЯ АСТРОНОМИЯ — раздел астрономии, изучающий небесные тела путем посылки к ним зондирующего радиосигнала и анализа отраженного радиоэха. Система из передатчика, антенны и приемника радиолокатор (радар) может располагаться как на Земле, так и на космическом… … Энциклопедия Кольера

радиолокационная астрономия — раздел астрономии, исследующий небесные тела (Солнце, планеты, метеоры) с помощью регистрации радиосигналов, посланных с Земли или космического аппарата и отражённых этими телами. * * * РАДИОЛОКАЦИОННАЯ АСТРОНОМИЯ РАДИОЛОКАЦИОННАЯ АСТРОНОМИЯ,… … Энциклопедический словарь

радиолокационная астрономия — radioastronomija statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. radar astronomy; radioastronomy vok. Radarastronomie, f; Radioastronomie, f rus. радиоастрономия, f; радиолокационная астрономия, f pranc. radarastronomie, f; radioastronomie … Radioelektronikos terminų žodynas

Радиолокационная астрономия — один из разделов астрономии, исследования небесных тел с помощью радиолокации. Позволяет определять скорости и расстояние до них, размеры, элементы вращения, свойства поверхности. В отличие от пассивных астрономических наблюдений, когда… … Википедия

РАДИОЛОКАЦИОННАЯ АСТРОНОМИЯ — раздел астрономии, исследующий небесные тела (Солнце, планеты, метеоры) с помощью регистрации радиосигналов, посланных с Земли или космич. аппарата и отражённых этими телами … Естествознание. Энциклопедический словарь

Радиолокационная астрономия — раздел астрономии, исследующий небесные тела (Солнце, планеты, метеоры) с помощью регистрации радиосигналов, посланных с Земли или космического аппарата и отраженных этими телами … Астрономический словарь

АСТРОНОМИЯ РАДИОЛОКАЦИОННАЯ — АСТРОНОМИЯ РАДИОЛОКАЦИОННАЯ, см. РАДИОЛОКАЦИОННАЯ АСТРОНОМИЯ … Научно-технический энциклопедический словарь

РАДИОЛОКАЦИОННАЯ АСТРОНОМИЯ, раздел астрономии, изучающий небесные тела путем посылки к ним зондирующего радиосигнала и анализа отраженного радиоэха. Система из передатчика, антенны и приемника – радиолокатор (радар) – может располагаться как на Земле, так и на космическом аппарате. Радиолокационная астрономия, в отличие от радиоастрономии, изучает не собственное радиоизлучение небесных тел, а отраженные от них сигналы.

Удобство радиолокации состоит в том, что, измеряя время прохождения сигнала туда и обратно, можно с высокой точностью определять расстояние до объекта, а по изменению частоты сигнала – скорость объекта (принцип Доплера). Но поскольку мощность отраженного сигнала быстро убывает с расстоянием, пока радиолокационным исследованиям доступны лишь тела Солнечной системы.

Историческая справка.

В 1930-е годы возникло подозрение, что радиосигналы иногда отражаются от ионизованных метеорных следов в атмосфере; окончательно это подтвердили Ч.Лал и К.Венкатараман в Индии в 1941. Первое радиоэхо от метеоров с помощью специальных радаров получили Дж.Хей и Г.Стюарт в Англии в 1946. В том же году радиолокацию Луны осуществили Дж.ДеВитт в США и З.Бэй в Венгрии. По существу, это стало первыми экспериментами в астрономии; до тех пор астрономы только наблюдали за небесными телами, никак не воздействуя на них.

Специалисты Англии, СССР и США почти одновременно в 1961 предприняли локацию Венеры для измерения расстояния до нее, а повторив эксперимент в 1964, довели точность измерения до нескольких километров. С помощью современных радаров проводят также локацию Солнца, Меркурия, Марса, Юпитера и его галилеевых спутников, Сатурна, его колец и спутника Титана, астероидов и ядер комет. Вслед за радиолокацией началось активное исследование небесных тел с помощью космических зондов. Но и локация осталась очень полезным методом в астрономии. К радиолокации добавилась лазерная локация Луны с использованием доставленных на ее поверхность отражателей оптических импульсов. Этот метод позволяет регулярно измерять расстояние между Землей и Луной с точностью до 1 см, что очень важно для изучения сложного относительного движения этих двух небесных тел.

Аппаратура для регистрации отраженного сигнала.

Чтобы сигнал наземного передатчика прошел сквозь ионосферу Земли, его излучение должно быть достаточно коротковолновым – короче 20 м. При прохождении сигнала от передатчика до объекта плотность его мощности уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния. Часть импульса отражается от объекта, и по пути к Земле его мощность вновь уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния. В итоге энергия принятого радиоэха обратно пропорциональна четвертой степени расстояния до объекта. Вот почему радарные методы применимы лишь для ближайших тел Солнечной системы, но и при этом требуются очень мощные передатчики, гигантские антенны и сверхчувствительные приемники.

Учитывая, что время пути сигнала до планет велико, используют длинные импульсы, а полосу пропускания приемников делают широкой, поскольку из-за эффекта Доплера частотный диапазон отраженного сигнала оказывается сдвинутым за счет движения объекта и расширенным за счет его вращения (разные части вращающегося объекта движутся с разными лучевыми скоростями).

Метеоры.

Для исследования метеоров используются стандартные авиационные радары, но на более длинной волне. Двигаясь с высокой скоростью в атмосфере, метеорные частицы оставляют за собой ионизованный след, от которого отражаются радиоволны. Обычно этот след возникает на высоте 80–110 км и сохраняется от одной до нескольких секунд. По характеру отраженных импульсов можно судить о размере, скорости и направлении полета частицы, а также о строении атмосферы на этих высотах.

До полетов на Луну ее радиолокация дала много полезных сведений. Используя волны разной длины – от 8 мм до 20 м, – по характеру их взаимодействия с лунной поверхностью узнали ее диэлектрическую постоянную, что позволило приблизительно определить состав грунта. По величине рассеяния волн определили степень неровности лунной поверхности. Оказалось, что поверхность материковых и морских районов Луны заметно различается.

Планеты.

Планеты от нас значительно дальше Луны, поэтому для их локации требуется гораздо более мощное оборудование. Например, сигнал, отраженный от Венеры, в 10 млн. раз слабее, чем от Луны. Полеты к планетам требуют точного знания расстояния до них, поэтому в начале 1960-х годов с помощью значительно более мощных радиолокаторов было точно измерено расстояние до Венеры, уточнившее и все прочие расстояния в Солнечной системе. См. также НЕБЕСНАЯ МЕХАНИКА.

Радиолокация Меркурия показала, что период его вращения вокруг оси составляет около 59 земных суток и не совпадает с орбитальным периодом длительностью 88 сут, как считалось до этого. Поэтому Солнце освещает оба полушария планеты, а не одно, как думали раньше.

Локация Марса выявила на его поверхности большие перепады высот – до 15 км. Позже наблюдения с околомарсианской орбиты подтвердили, что на Марсе действительно есть горы такой высоты. Методом радиолокации изучали также кольца Сатурна, спутники Юпитера, астероиды и ядра комет.

Солнце.

Огромный размер Солнца делает его (как и близкую Луну) привлекательным объектом для радиолокации. Однако к Солнцу нужно посылать очень мощный импульс, чтобы отраженный сигнал был различим на фоне собственного радиоизлучения Солнца. Наилучший результат дает использование длинных волн (5–15 м), поскольку короткие поглощаются в солнечной атмосфере. Радарные исследования Солнца дают информацию о структуре его короны и облаках заряженных частиц, которые Солнце выбрасывает в периоды высокой активности.
См. также СОЛНЦЕ.

РАДИОЛОКАЦИО́ННАЯ АСТРОНО́МИЯ, раздел астрономии, в котором методы радиолокации используются для исследования тел Солнечной системы. Радиосигнал, посланный передатчиком, отражается от поверхности небесного тела. Измерение времени запаздывания отражённого сигнала (эхо-сигнала) позволяет определить расстояние до небесного тела с точностью, значительно превышающей точность определения расстояний на основе астрометрич. наблюдений. Методы Р. а. применяются для уточнения значений фундам. астрономич. постоянных, параметров движения тел Солнечной системы и их размеров.

Сила радара обратного сигнала является обратно пропорциональна четвертой степени расстояния . Улучшенное оборудование, увеличенная мощность передачи и более чувствительные приемники увеличили возможности наблюдения.

Радиолокационные методы предоставляют информацию, недоступную другими средствами, такими как проверка общей теории относительности путем наблюдения за Меркурием и обеспечение улучшенного значения астрономической единицы . Радиолокационные изображения предоставляют информацию о формах и свойствах поверхности твердых тел, которую невозможно получить с помощью других методов наблюдения с земли.

Используя очень мощные наземные радары (до 1 МВт ), радиоастрономия может предоставлять чрезвычайно точную астрометрическую информацию о структуре, составе и орбите объектов в Солнечной системе. Это помогает обеспечить долгосрочные прогнозы столкновения астероидов с Землей , как на примере объекта (99942) Апофис . В частности, оптические наблюдения показывают, где находится объект в небе, но не могут измерить расстояние до него с большой точностью (использование параллакса становится более деликатным, когда объекты маленькие и не очень яркие). С другой стороны, радар напрямую измеряет расстояние до объекта (и скорость, с которой оно изменяется). Комбинация оптических и радиолокационных наблюдений обычно позволяет предсказывать орбиты как минимум на десятилетия, если не столетия, в будущем.

С конца 2020 года, после краха планетарного радара Аресибо в Пуэрто-Рико , в настоящее время работает только одна радиолокационная астрономическая установка: радар солнечной системы Голдстоуна в Калифорнии .

Резюме

Преимущества

Контроль характеристик сигнала [например, временная или частотная модуляция формы волны и поляризации]
Пространственное разрешение объектов;
Точность измерения скорости по эффекту Доплера ;
оптически непрозрачное проникновение;
Чувствительность к высокой концентрации металла или льда.

Недостатки

История

Луны сравнительно очень близко к Земле , и была обнаружены с помощью радара вскоре после того , техника была изобретена, в 1946 году измерений включали шероховатость поверхности , а затем и отображение плохо освещенные области вблизи полюсов.

Следующая простая цель - Венера . Это представляло большой научный интерес, так как давало однозначный метод определения значения астрономической единицы , которая была необходима для зарождающейся области межпланетных зондов. Кроме того, такой технический подвиг имел большое коммуникативное значение и был отличным способом для финансирования агентств. Таким образом, возникла значительная необходимость получить научный результат из слабых и зашумленных измерений, что было сделано путем интенсивной постобработки результатов с использованием ожидаемого значения, чтобы знать, где искать. Это привело к преждевременным заявлениям (из лаборатории Линкольна, Джодрелл Бэнк и Владимира А. Котельникова из СССР), которые все оказались неверными. Все они согласились друг с другом и с общепринятым значением астрономической единицы времени.

Первое недвусмысленное обнаружение Венеры было сделано Лабораторией реактивного движения (JPL) 10 марта 1961 года. Было быстро установлено правильное измерение астрономической единицы. Как только правильное значение было известно, другие группы обнаружили в своих заархивированных данных отголоски, которые соответствовали этим результатам.

Вот список планетарных объектов, которые наблюдались с помощью этого средства:

Март - Картирование шероховатости поверхности обсерватории Аресибо . Зонд Mars Express имеет георадар. Меркурий - более точное значение его расстояния от Земли (тест общей теории относительности ). Период вращения, либрация , отображение поверхности и, в частности, полярных областей. Венера - первое обнаружение радаром в 1961 году. Период вращения, основные характеристики поверхности. Зонд Magellan нанес на карту всю планету с помощью радиолокационного высотомера . Система Юпитера - галилеевы спутники Система Сатурна - Кольца и Титан с радиотелескопа Аресибо , картографирование поверхности Титана и наблюдение других спутников с помощью зонда Кассини . Земля - многие бортовые и космические радары нанесли на карту всю ее поверхность для различных целей. Одним из примеров является миссия Shuttle Radar Topography , которая нанесла на карту всю Землю с разрешением 30 метров.

Астероиды и кометы

Радар позволяет изучать форму, размер и период вращения астероидов и комет с земли. Радиолокационная съемка давала изображения с разрешением до 7,5 м. Имея достаточно данных, можно определить размер, форму, период вращения и радиолокационное альбедо целевых астероидов.

Только 18 комет были изучены радаром, в том числе 73P / Schwassmann-Wachmann . По состоянию на 28 апреля 2015 г. с помощью радаров наблюдались 536 астероидов, сближающихся с Землей, и 138 астероидов главного пояса .

Окружающие нас предметы мы видим благодаря тому, что они отражают попадающий на них свет (источники света — лампы, огонь, Солнце, звезды — видны сами по себе). Свет, как известно, — это электромагнитные волны. Значит, вещество обладает свойством отражения таких волн, причем не только видимого диапазона. В том числе и радиоволн. Наибольшее применение из них нашли волны сантиметрового диапазона.

Явление отражения радиоволн от препятствий на пути распространения лежит в основе радиолокационной астрономии. Она занимается исследованием небесных тел путем их облучения радиоволнами и приема отраженного радиосигнала. Такой метод получения информации называется радиолокацией.

Система из передатчика, антенны и приемника, называемая радиолокатором (радаром), может располагаться как на Земле, так и на космическом аппарате. Радиолокационный передатчик посылает в пространство радиоволны, которые, отражаясь от какого-либо объекта, попадают в приемник. Зная скорость распространения радиоволн, по интервалу времени между посылкой и возвращением радиосигнала можно определить расстояние до этого объекта. А по изменению частоты сигнала — скорость объекта (эффект Доплера). Но поскольку мощность отраженного сигнала быстро убывает с расстоянием, радиолокационным исследованиям доступны лишь тела Солнечной системы.

Для удобства отсчета моментов посылки и возвращения радиолокационных сигналов они часто формируются в виде кратковременных радиоимпульсов.

В радиолокационной астрономии были получены важные сведения о Солнечной системе. Так, методами радиолокации измерено расстояние между Землей и Солнцем (его называют астрономической единицей) с точностью до 10 км. С помощью радиолокации вычисляются скорости и направления движения метеорных частиц в атмосфере Земли. Радиолокация планет используется для выведения космических аппаратов к планетам и посадки их на поверхность.

Этот метод позволил разгадать многие тайны Венеры, скрытые за ее плотной атмосферой (например, размеры и строение поверхности), а также определить период вращения Меркурия, высоты гор Марса, физические свойства твердых поверхностей и газовых оболочек планет.

Это интересно.

Читайте также: