La astronomía de radar es una técnica de observación de objetos astronómicos cercanos mediante la reflexión de ondas de radio o microondas en los objetos objetivo y el análisis de sus reflexiones. La astronomía de radar se diferencia de la radioastronomía en que esta última es una observación pasiva (es decir, solo recibe) y la primera es activa (transmite y recibe). Los sistemas de radar se han utilizado durante seis décadas en una amplia gama de estudios del Sistema Solar . La transmisión del radar puede ser pulsada o continua. La intensidad de la señal de retorno del radar es proporcional a la cuarta potencia inversa de la distancia . Las instalaciones mejoradas, la mayor potencia del transceptor y los aparatos mejorados han aumentado las oportunidades de observación.
Las técnicas de radar proporcionan información que no está disponible por otros medios, como probar la relatividad general observando Mercurio [1] y proporcionar un valor refinado para la unidad astronómica . [2] Las imágenes de radar proporcionan información sobre las formas y propiedades de la superficie de los cuerpos sólidos, que no se pueden obtener mediante otras técnicas terrestres.
Basándose en radares terrestres de alta potencia (de hasta un megavatio ), [3] la astronomía de radar puede proporcionar información astrométrica extremadamente precisa sobre la estructura, composición y movimiento de los objetos del Sistema Solar. [4] Esto ayuda a formar predicciones a largo plazo de impactos de asteroides con la Tierra , como lo ilustra el objeto 99942 Apophis . En particular, las observaciones ópticas miden dónde aparece un objeto en el cielo, pero no pueden medir la distancia con gran precisión (confiar en el paralaje se vuelve más difícil cuando los objetos son pequeños o están mal iluminados). El radar, por otro lado, mide directamente la distancia al objeto (y qué tan rápido está cambiando). La combinación de observaciones ópticas y de radar normalmente permite la predicción de órbitas al menos décadas, y a veces siglos, en el futuro.
En agosto de 2020, el Observatorio de Arecibo ( Radar Planetario de Arecibo ) sufrió una falla en el cable estructural, lo que provocó el colapso del telescopio principal en diciembre de ese año. [5]
Sólo queda una instalación de radar astronómico en uso regular: el Radar del Sistema Solar Goldstone .
El alcance máximo de la astronomía mediante radar es muy limitado y se limita al Sistema Solar . Esto se debe a que la intensidad de la señal disminuye muy abruptamente con la distancia al objetivo, la pequeña fracción del flujo incidente que se refleja en el objetivo y la potencia limitada de los transmisores. [6] La distancia a la que el radar puede detectar un objeto es proporcional a la raíz cuadrada del tamaño del objeto, debido a la dependencia de la intensidad del eco de uno sobre la distancia a la cuarta parte. El radar podría detectar algo a ~1 km a una gran fracción de una UA de distancia, pero a 8-10 UA, la distancia a Saturno, necesitamos objetivos de al menos cientos de kilómetros de ancho. También es necesario tener una efemérides relativamente buena del objetivo antes de observarlo.
La Luna está comparativamente cerca y fue detectada por radar poco después de la invención de la técnica en 1946. [7] [8] Las mediciones incluyeron la rugosidad de la superficie y el posterior mapeo de las regiones sombreadas cerca de los polos.
El siguiente objetivo más fácil es Venus . Este era un objetivo de gran valor científico, ya que podía proporcionar una forma inequívoca de medir el tamaño de la unidad astronómica , que era necesaria para el naciente campo de las naves espaciales interplanetarias. Además, tal destreza técnica tenía un gran valor de relaciones públicas y era una excelente demostración para las agencias de financiación. Por lo tanto, hubo una presión considerable para extraer un resultado científico de datos débiles y ruidosos, lo que se logró mediante un posprocesamiento intensivo de los resultados, utilizando el valor esperado para indicar dónde buscar. Esto condujo a las primeras afirmaciones (del Laboratorio Lincoln, Jodrell Bank y Vladimir A. Kotelnikov de la URSS) que ahora se sabe que son incorrectas. Todas ellas coincidían entre sí y con el valor convencional de UA en ese momento.149 467 000 kilómetros . [2]
La primera detección inequívoca de Venus fue realizada por el Laboratorio de Propulsión a Chorro el 10 de marzo de 1961. El JPL estableció contacto con el planeta Venus utilizando un sistema de radar planetario del 10 de marzo al 10 de mayo de 1961. Utilizando datos de velocidad y alcance, se obtuvo un nuevo valor deSe determinó 149 598 500 ± 500 km para la unidad astronómica . [9] [10] Una vez conocido el valor correcto, otros grupos encontraron ecos en sus datos archivados que coincidían con estos resultados. [2]
El Sol ha sido detectado varias veces desde 1959. Las frecuencias suelen estar entre 25 y 38 MHz, mucho más bajas que las utilizadas en misiones interplanetarias. Se detectaron reflexiones tanto de la fotosfera como de la corona. [11]
La siguiente es una lista de cuerpos planetarios que han sido observados por este medio:
El radar permite estudiar la forma, el tamaño y el estado de rotación de asteroides y cometas desde la Tierra. Las imágenes de radar han producido imágenes con una resolución de hasta 7,5 metros. Con datos suficientes, se puede extraer el tamaño, la forma, la rotación y el albedo de radar de los asteroides objetivo.
Solo se han estudiado 19 cometas por radar, [12] incluido 73P/Schwassmann-Wachmann . Se han realizado observaciones por radar de 612 asteroides cercanos a la Tierra y 138 asteroides del cinturón principal a principios de 2016. [12] Para 2018, esta cifra había aumentado a 138 asteroides del cinturón principal, 789 asteroides cercanos a la Tierra, y en ese momento también se habían observado 20 cometas. [12]
Se observan muchos cuerpos durante su paso cercano por la Tierra.
Durante su funcionamiento, el Observatorio de Arecibo proporcionó información sobre los impactos de cometas y asteroides que amenazaban la Tierra, lo que permitió predecir impactos y cuasi impactos con décadas de antelación, como los de Apophis y otros cuerpos. [5] Al ser más pequeño, el radar del sistema solar Goldstone es menos sensible y no puede proporcionar la misma capacidad predictiva.
