Tycho Crater maankrater onthuld in ingewikkeld detail – krachtige nieuwe radartechnologie onthult de geheimen van het zonnestelsel

De Green Bank Observatory van de National Science Foundation (GBO), de National Radio Astronomy Observatory (NRAO) en Raytheon Intelligence & Space (RI&S) hebben een nieuwe afbeelding met hoge resolutie van de maan vrijgegeven, de hoogste afbeelding die ooit met een nieuwe radar vanaf de aarde is vastgelegd. Technologie op de Groene Bank Telescoop (GBT).

De nieuwe afbeelding van Tycho Crater heeft een resolutie van bijna vijf meter bij vijf meter en bevat ongeveer 1,4 miljard pixels. Het beeld beslaat een gebied van 200 kilometer bij 175 kilometer, waardoor de deelnemende wetenschappers en ingenieurs de hele krater, die 86 kilometer in diameter is, hebben vastgelegd. Tony Beasley, directeur van het National Radio Astronomy Observatory en vice-president van radioastronomie bij Associated Universities, Inc. (AUI). “Terwijl we wachten op verdere werkzaamheden om deze afbeeldingen te verbeteren, zijn we verheugd om deze prachtige afbeelding met het publiek te delen en kijken ernaar uit om in de nabije toekomst meer afbeeldingen van dit project te delen.”

GBT – ’s werelds grootste volledig bestuurbare radiotelescoop – wordt eind 2020 uitgerust met nieuwe technologie ontwikkeld door Raytheon Intelligence & Space en GBO, waarmee het een radarsignaal de ruimte in kan sturen. Met behulp van GBT en antennes van de Very Long Baseline Array (VLBA) zijn sindsdien veel tests uitgevoerd, gericht op het maanoppervlak, waaronder Tycho Crater en NASA Apollo-landingsplaatsen.

Green Bank-telescoop in West Virginia, VS. Krediet: GBO/AUI/NSF

Hoe wordt dit low-power radarsignaal vertaald in beelden die we kunnen zien? “Dit gebeurt via een proces dat Synthetic Aperture Radar of SAR wordt genoemd”, legt GBO-ingenieur Galen Watts uit. “Omdat elke puls door de GBT wordt verzonden, wordt deze teruggekaatst naar het doel, in dit geval het maanoppervlak, en ontvangen en opgeslagen. De opgeslagen pulsen worden met elkaar vergeleken en geanalyseerd om een ​​beeld te produceren. De zender, het doel, en ontvangers zijn constant in beweging terwijl we door de ruimte bewegen. Hoewel je misschien denkt dat dit het produceren van een afbeelding misschien moeilijker maakt, produceert het in feite meer significante gegevens.’

Deze beweging veroorzaakt kleine verschillen van radarpuls tot puls. Deze verschillen worden onderzocht en gebruikt om een ​​hogere beeldresolutie te berekenen dan mogelijk is met statische waarnemingen, evenals om de nauwkeurigheid van de afstand tot het doel te vergroten, hoe snel het doel naar of van de ontvanger af beweegt en hoe het doel beweegt over het gezichtsveld. “Radargegevens zoals deze zijn nog nooit eerder op deze afstand of nauwkeurigheid vastgelegd”, zei Watts. “Dit is al eerder gedaan op afstanden van een paar honderd kilometer, maar niet bij de honderdduizenden kilometers in dit project, en niet bij zeer hoge resoluties van een meter of zo op deze afstanden. Dit alles kost veel rekenwerk Ongeveer tien jaar geleden zou het maanden van computergebruik hebben gekost om een ​​beeld van een enkele ontvanger te krijgen, en misschien een jaar of zo van meer dan één.’

Deze veelbelovende vroege resultaten kregen steun voor het project van de wetenschappelijke gemeenschap en eind september ontving de samenwerking $ 4,5 miljoen aan financiering van de National Science Foundation om manieren te ontwerpen waarop het project zou kunnen worden uitgebreid (Medium Scale Research Infrastructure Design Award-1 AST- 2131866). “Als we na deze ontwerpen volledige financiële steun kunnen aantrekken, kunnen we een systeem bouwen dat honderden keren krachtiger is dan het huidige systeem en het gebruiken om het zonnestelsel te verkennen”, zei Beasley. “Zo’n nieuw systeem zou een venster naar het universum openen, waardoor we naburige planeten en hemellichamen op een geheel nieuwe manier kunnen zien.”

West Virginia heeft een lange geschiedenis van faciliteiten die een belangrijke bijdrage hebben geleverd aan het uitbreiden van onze wetenschappelijke kennis van het universum. West Virginia Senator Joe Manchin III deelde: “Nieuwe afbeeldingen en details van Crater Tycho op de maan met behulp van radartechnologie op de Green Bank Telescope laten zien dat hier in West Virginia verbazingwekkende vooruitgang wordt geboekt in de wetenschap. Al meer dan twee decennia helpt GBT onderzoekers Door het universum beter te verkennen en te begrijpen. Via mijn zetel in de subcommissie Commerce, Justice and Science ben ik een groot voorstander geweest van deze technologische vooruitgang in GBT, waardoor GBT nu radarsignalen de ruimte in kan sturen en haar cruciale rol kan vervullen in astronomisch onderzoek voor de komende jaren. Ik kijk uit naar meer verbazingwekkende beelden en toekomstige ontdekkingen van ons zonnestelsel, en ik zal blijven samenwerken met de National Science Foundation om te pleiten voor financiering ter ondersteuning van projecten bij het Green Bank Observatory.

Het is jaren geleden dat de technologie werd gemaakt en het maakt deel uit van een samenwerkingsovereenkomst voor onderzoek en ontwikkeling tussen NRAO, GBO en RI&S. Een toekomstig krachtig radarsysteem in combinatie met GBT’s luchtdekking zal objecten in het zonnestelsel met ongekende details en gevoeligheid in beeld brengen. Verwacht dit najaar nog meer opwindende beelden, want het verwerken van deze vroege gegevens met tientallen miljarden pixels aan informatie is het wachten meer dan waard.

Het National Radio Astronomy Observatory en Green Bank Observatory zijn faciliteiten van de National Science Foundation en worden beheerd op grond van een samenwerkingsovereenkomst door Associated Universities, Inc.