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雷達天文學

十二月 12, 2023

参见：雷達影像

雷達天文學是利用目標物體反射微波，藉由分析反射波以觀察近地天體的技術，這項研究已經進行了60年。雷達天文學與電波天文學的區別在於，後者是被動的觀察，而前者是主動的。雷達的傳輸可以是連續的或脈衝的，該系統已經廣泛的用於研究太陽系。

雷達回波信號的強度與距離的四次方成反比。設備的升級、增加收發器的功率改進了儀器，增加了更多觀測的機會。

雷達技術提供了其它手段無法取代的資訊，例如過雷達觀測驗證了一般相對論對水星軌道的論述[1]，和為天文單位提供精確的數值[2]。雷達影像提供被觀測物體有關形狀和固體表面的性質，這是其它地面技術無法取得的資訊。

1958年的磨石山雷達。
1960年代，前蘇聯早期的行星雷達：Pluton（英语：Pluton (complex)）。

地面的雷達依靠高能量（達到百萬瓦[3]），但雷達天文學可以提供非常準確的關於結構、組成和太陽系物體運動的天文測量資訊[4]。這有助於小行星-地球撞擊的長期預測，例如圖示的小行星(99942) Apophis。尤其是，光學可以觀測出現在天空的物體，但卻不能很準確地測量距離（當物體很小或是亮度不足時，依靠視差會變得更加困難）。另一方面，雷達可以直接測量物體的距離（無論其速度變化有多快）。結合雷達和光學的觀測，通常可以預測未來數十年，甚至幾個世紀的軌道。

現在有兩套天文雷達系統設施可以正常的使用：阿雷西博行星雷達和金石太陽系雷達。

優點 编辑

  • 可控制的信號[也就是波型的時間/頻率調製和極化]屬性；
  • 可解析物體的空間；
  • 延遲都卜勒測量的精度高；
  • 突破光學的不透明性；
  • 對金屬和冰有高度的敏感性。

缺點 编辑

可觀測的最大範圍非常有限，被侷限在太陽系。這是因為信號到目標的強度對距離的衰變非常陡峭，只有極少的通量會被目標反射，以及傳送器的功率有限[5]。由於回波的強度，雷達可以探測的物體與其大小的平方根成正比，與距離的四次方成反比。雷達可以探測距離1天文單位，直徑大約1公里大小的碎片，但在8-10天文單位的距離上，像是土星的距離，目標就至少要數百公里寬。它還需要一個相對較好的星曆表以確定要觀測的目標。

歷史 编辑

在雷達技術發明不久之後，在1946年就對比較接近和容易觀測的月球使用雷達檢測[6][7]，測量項目包括表面粗糙度，稍後還有兩極附近的陰影區域描繪。

下一個較容易的目標是金星。這是有著重要科學價值的目標，因為它提供明確的方法來測量天文單位的大小，而這是新的行星際太空船所必需的。此外，這種技術的實力也有公共關係的價值，可以為機構提供優秀的示範。從眾多的雜訊中篩檢出微弱的訊號有著相當大的困難，要經由重重的處理，找出預期的結果值，並做出科學的評價。這導致了早期的主張（從林肯實驗室、焦德雷爾班克天文台、前蘇聯的伏拉迪米爾A.卡特爾），當時眾所周知的天文單位值，在現在知道是不正確的[2]。

噴射推進實驗室在1961年3月10日第一次毫不含糊的檢測出金星，接著很快就測出正確的天文單位數值。一旦知道正確的值，其它單位也在它們存檔的資料中找到回波，並同意其結果[2]。

下面是通過這種方式觀測得知行星結構的清單：

火星 – 阿雷西博天文台得到粗糙的表影像。火星快車號任務攜帶探地雷達。
水星 – 改進了從地球觀測的距離（廣義相對論的測試）；自轉週期、天秤動、表面繪製，特別是極地地區。
金星 – 1961年首度進行雷達探測：自轉週期和粗略的表面性質。麥哲倫任務使用雷達高度計描繪整個行星。
木星系統 - 伽利略衛星
土星系統 – 從阿雷西博天文台觀察環和泰坦；從卡西尼太空船描繪泰坦的表面和觀察其他的衛星。
地球 – 基於各種目的。許多機載和太空船的雷達已經描繪整顆行星。一個例子是太空梭雷達地形任務，描繪整個地球的解析度達到30米。
 
以雷達分析為基礎的小行星(216) Kleopatra模型。
 
小行星1999 JM8的雷達影像和電腦模型。

小行星和彗星 编辑

包括施瓦斯曼-瓦赫曼3號彗星（73P/Schwassmann-Wachmann），只有16顆彗星曾經使用雷達研究[8]；雷達觀測過的小行星有394顆近地小行星和133顆主帶小行星[8]。

相關條目 编辑

參考資料 编辑

  1. ^ Anderson, John D.; Slade, Martin A.; Jurgens, Raymond F.; Lau, Eunice L.; Newhall, X. X.; Myles, E. Radar and spacecraft ranging to Mercury between 1966 and 1988. IAU, Asian-Pacific Regional Astronomy Meeting, 5th, Proceedings (Held July 16–20, 1990) 9 (2). Sydney, Australia: Astronomical Society of Australia: 324. July 1990 [2015-12-03]. Bibcode:1991PASAu...9..324A. ISSN 0066-9997. （原始内容于2018-11-18）. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 Andrew J. Butrica. . NASA. 1996 [2008-05-15]. （原始内容存档于2007-08-23）. 
  3. ^ Arecibo Radar Status. [22 December 2012]. （原始内容于2016-03-03）. 
  4. ^ Ostro, Steven. . JPL. 1997 [22 December 2012]. （原始内容存档于2021-03-20）. 
  5. ^ Hey, J. S. The Evolution of Radio Astronomy. Histories of Science Series 1. Paul Elek (Scientific Books). 1973. 
  6. ^ J. Mofensen, Radar echoes from the moon 互联网档案馆的，存档日期2008-10-29., Electronics, vol. 19, pp. 92-98; April, 1946
  7. ^ Z. Bay, "Reflection of microwaves from the moon," Hung. Acta Phys., vol. 1, pp. 1-22; April, 1946.
  8. ^ 8.0 8.1 Radar-Detected Asteroids and Comets. NASA/JPL Asteroid Radar Research. [2011-10-30]. （原始内容存档于2012-05-25）. 

外部連結 编辑

  • How radio telescopes get images of asteroids （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  • . NAIC. [2008-05-15]. （原始内容存档于2008-05-14）. 
  • . JPL. [2010-09-28]. （原始内容存档于2010-10-21）. 
  • Dr. Steven J. Ostro & Dr. Lance A. M. Benner. . Caltech. 2007 [2008-05-15]. （原始内容存档于2007-12-07）. 
  • Radar Astronomy and Space Radio Science. [2008-05-15]. （原始内容于2008-05-23）. 
  • Dr. Jean-Luc Margot. Introduction to Asteroid Radar Astronomy. UCLA. [2013-08-02]. （原始内容于2013-09-25）. 
  • BINARY AND TERNARY NEAR-EARTH ASTEROIDS DETECTED BY RADAR （页面存档备份，存于互联网档案馆）

十二月 12, 2023
雷達天文學, 参见, 雷達影像, 是利用目標物體反射微波, 藉由分析反射波以觀察近地天體的技術, 這項研究已經進行了60年, 與電波天文學的區別在於, 後者是被動的觀察, 而前者是主動的, 雷達的傳輸可以是連續的或脈衝的, 該系統已經廣泛的用於研究太陽系, 雷達回波信號的強度與距離的四次方成反比, 設備的升級, 增加收發器的功率改進了儀器, 增加了更多觀測的機會, 雷達技術提供了其它手段無法取代的資訊, 例如過雷達觀測驗證了一般相對論對水星軌道的論述, 和為天文單位提供精確的數值, 雷達影像提供被觀測物體有關形狀和. 参见 雷達影像 雷達天文學是利用目標物體反射微波 藉由分析反射波以觀察近地天體的技術 這項研究已經進行了60年 雷達天文學與電波天文學的區別在於 後者是被動的觀察 而前者是主動的 雷達的傳輸可以是連續的或脈衝的 該系統已經廣泛的用於研究太陽系 雷達回波信號的強度與距離的四次方成反比 設備的升級 增加收發器的功率改進了儀器 增加了更多觀測的機會 雷達技術提供了其它手段無法取代的資訊 例如過雷達觀測驗證了一般相對論對水星軌道的論述 1 和為天文單位提供精確的數值 2 雷達影像提供被觀測物體有關形狀和固體表面的性質 這是其它地面技術無法取得的資訊 1958年的磨石山雷達 1960年代 前蘇聯早期的行星雷達 Pluton 英语 Pluton complex 地面的雷達依靠高能量 達到百萬瓦 3 但雷達天文學可以提供非常準確的關於結構 組成和太陽系物體運動的天文測量資訊 4 這有助於小行星 地球撞擊的長期預測 例如圖示的小行星 99942 Apophis 尤其是 光學可以觀測出現在天空的物體 但卻不能很準確地測量距離 當物體很小或是亮度不足時 依靠視差會變得更加困難 另一方面 雷達可以直接測量物體的距離 無論其速度變化有多快 結合雷達和光學的觀測 通常可以預測未來數十年 甚至幾個世紀的軌道 現在有兩套天文雷達系統設施可以正常的使用 阿雷西博行星雷達和金石太陽系雷達 目录 1 優點 2 缺點 3 歷史 4 小行星和彗星 5 相關條目 6 參考資料 7 外部連結優點 编辑可控制的信號 也就是波型的時間 頻率調製和極化 屬性 可解析物體的空間 延遲都卜勒測量的精度高 突破光學的不透明性 對金屬和冰有高度的敏感性 缺點 编辑可觀測的最大範圍非常有限 被侷限在太陽系 這是因為信號到目標的強度對距離的衰變非常陡峭 只有極少的通量會被目標反射 以及傳送器的功率有限 5 由於回波的強度 雷達可以探測的物體與其大小的平方根成正比 與距離的四次方成反比 雷達可以探測距離1天文單位 直徑大約1公里大小的碎片 但在8 10天文單位的距離上 像是土星的距離 目標就至少要數百公里寬 它還需要一個相對較好的星曆表以確定要觀測的目標 歷史 编辑在雷達技術發明不久之後 在1946年就對比較接近和容易觀測的月球使用雷達檢測 6 7 測量項目包括表面粗糙度 稍後還有兩極附近的陰影區域描繪 下一個較容易的目標是金星 這是有著重要科學價值的目標 因為它提供明確的方法來測量天文單位的大小 而這是新的行星際太空船所必需的 此外 這種技術的實力也有公共關係的價值 可以為機構提供優秀的示範 從眾多的雜訊中篩檢出微弱的訊號有著相當大的困難 要經由重重的處理 找出預期的結果值 並做出科學的評價 這導致了早期的主張 從林肯實驗室 焦德雷爾班克天文台 前蘇聯的伏拉迪米爾A 卡特爾 當時眾所周知的天文單位值 在現在知道是不正確的 2 噴射推進實驗室在1961年3月10日第一次毫不含糊的檢測出金星 接著很快就測出正確的天文單位數值 一旦知道正確的值 其它單位也在它們存檔的資料中找到回波 並同意其結果 2 下面是通過這種方式觀測得知行星結構的清單 火星 阿雷西博天文台得到粗糙的表影像 火星快車號任務攜帶探地雷達 水星 改進了從地球觀測的距離 廣義相對論的測試 自轉週期 天秤動 表面繪製 特別是極地地區 金星 1961年首度進行雷達探測 自轉週期和粗略的表面性質 麥哲倫任務使用雷達高度計描繪整個行星 木星系統 伽利略衛星 土星系統 從阿雷西博天文台觀察環和泰坦 從卡西尼太空船描繪泰坦的表面和觀察其他的衛星 地球 基於各種目的 許多機載和太空船的雷達已經描繪整顆行星 一個例子是太空梭雷達地形任務 描繪整個地球的解析度達到30米 nbsp 以雷達分析為基礎的小行星 216 Kleopatra模型 nbsp 小行星1999 JM8的雷達影像和電腦模型 小行星和彗星 编辑包括施瓦斯曼 瓦赫曼3號彗星 73P Schwassmann Wachmann 只有16顆彗星曾經使用雷達研究 8 雷達觀測過的小行星有394顆近地小行星和133顆主帶小行星 8 相關條目 编辑阿雷西博天文台 金石深太空通訊網 Goldstone Deep Space Communications Complex RT 70 Pluton 深空網路 雷達 雷達影像 6489 Golevka 4179 杜塔提斯 4179 Toutatis 參考資料 编辑 Anderson John D Slade Martin A Jurgens Raymond F Lau Eunice L Newhall X X Myles E Radar and spacecraft ranging to Mercury between 1966 and 1988 IAU Asian Pacific Regional Astronomy Meeting 5th Proceedings Held July 16 20 1990 9 2 Sydney Australia Astronomical Society of Australia 324 July 1990 2015 12 03 Bibcode 1991PASAu 9 324A ISSN 0066 9997 原始内容存档于2018 11 18 2 0 2 1 2 2 Andrew J Butrica NASA SP 4218 To See the Unseen A History of Planetary Radar Astronomy NASA 1996 2008 05 15 原始内容存档于2007 08 23 Arecibo Radar Status 22 December 2012 原始内容存档于2016 03 03 Ostro Steven Asteroid Radar Research Page JPL 1997 22 December 2012 原始内容存档于2021 03 20 Hey J S The Evolution of Radio Astronomy Histories of Science Series 1 Paul Elek Scientific Books 1973 J Mofensen Radar echoes from the moon 互联网档案馆的存檔 存档日期2008 10 29 Electronics vol 19 pp 92 98 April 1946 Z Bay Reflection of microwaves from the moon Hung Acta Phys vol 1 pp 1 22 April 1946 8 0 8 1 Radar Detected Asteroids and Comets NASA JPL Asteroid Radar Research 2011 10 30 原始内容存档于2012 05 25 外部連結 编辑How radio telescopes get images of asteroids 页面存档备份 存于互联网档案馆 Planetary Radar at Arecibo Observatory NAIC 2008 05 15 原始内容存档于2008 05 14 Goldstone Solar System Radar JPL 2010 09 28 原始内容存档于2010 10 21 Dr Steven J Ostro amp Dr Lance A M Benner JPL Asteroid Radar Research Caltech 2007 2008 05 15 原始内容存档于2007 12 07 Radar Astronomy and Space Radio Science 2008 05 15 原始内容存档于2008 05 23 Dr Jean Luc Margot Introduction to Asteroid Radar Astronomy UCLA 2013 08 02 原始内容存档于2013 09 25 BINARY AND TERNARY NEAR EARTH ASTEROIDS DETECTED BY RADAR 页面存档备份 存于互联网档案馆 取自 https zh wikipedia org w index php title 雷達天文學 amp oldid 72958457, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，

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