Мощные радиолокационные системы уже несколько десятилетий играют важную роль в изучении планет, лун, астероидов и других объектов нашей Солнечной системы, а теперь им предстоит сыграть «уникальную роль» в планетарной обороне — «обеспечить защиту земли от разрушительных ударов астероидов и комет», согласно недавно опубликованному Десятилетнему обзору планетарных наук и астробиологии 2023-2032 гг. Национальная радиоастрономическая обсерватория (NRAO) и обсерватория Грин-Бэнк (GBO) разрабатывают новые возможности для телескопа Грин-Бэнк (GBT) и массива с очень длинной базовой линией (VLBA), которые сделают их ключевыми инструментами для удовлетворения этой потребности.

В отчете по результатам исследования, опубликованном Национальной академией наук, инженерии и медицины, говорится об опасных последствиях столкновений с околоземными объектами (ОСЗ). Эти последствия варьируются от столкновения с астероидом 66 миллионов лет назад, которое уничтожило динозавров, до столкновения в Сибири в 1908 году, которое имело взрывной эквивалент от 3 до 20 мегатонн тротила, до столкновения в 2013 году в Челябинске, Россия, равного 440 килотоннам, в результате которого пострадали более 1600 человек. Эти показатели сравнимы с примерно 15-килотонной ядерной бомбой в Хиросиме, сброшенной США.

Ключом к уменьшению такой опасности является отслеживание объектов и измерение их размеров и других характеристик для определения вероятности того, что они ударят по Земле, и эффекта, который они произведут в случае удара. Согласно исследованию, радар является важнейшим инструментом для решения этой задачи.

«Наземные радиолокационные наблюдения ОСЗ предоставляют бесценную информацию для долгосрочного отслеживания», — говорится в обзоре. «Поскольку энергия удара ОСЗ зависит от плотности, диаметра и скорости, а радар позволяет определить все эти параметры, радарные наблюдения планет являются важным методом определения характеристик после обнаружения», — добавили авторы обзора.

До своего разрушения в 2020 году телескоп Аресибо обладал самыми мощными радарными возможностями для мирового астрономического сообщества, часто работая с GBT и VLBA в качестве приемников. Радарная система следующего поколения, разрабатываемая для GBT и VLBA, а затем и для Очень большого массива следующего поколения (ngVLA), поможет заменить возможности, утраченные на Аресибо.

В обзоре рекомендуется разработать «план создания наземных планетарных радаров, сравнимых или превосходящих возможности обсерватории Аресибо, необходимых для достижения целей планетарной обороны».

С момента своего открытия в 2000 году GBT является фундаментальным инструментом для планетарной науки и планетарной обороны, наблюдая за ОСЗ и потенциально опасными астероидами. Благодаря новой технологии, разрабатываемой для GBT, это самая большая в мире полностью управляемая антенна, способная передавать радарные сигналы для исследований. 100-метровый диаметр GBT делает ее впечатляющим инструментом для работы с радарами. Расположение GBT и ее маневренность позволяют наблюдать 85 процентов небесной сферы, что дает возможность быстро отслеживать объекты в поле зрения.

В недавней статье в журнале Microwave Journal сообщается о радарных экспериментах, проведенных с помощью GBT и VLBA, которые позволили успешно получить изображения Луны с высоким разрешением и обнаружить околоземный астероид, совершающий близкий пролет Земли, находящийся более чем в 5 раз дальше, чем Луна, используя при этом меньшую мощность, чем микроволновая печь. В ходе этих испытаний, в качестве доказательства концепции, GBT передавал 650-ваттный радарный сигнал на частоте 13,9 ГГц, который принимался антеннами VLBA, создавая радарные изображения поверхности Луны с беспрецедентной детализацией.

Национальный научный фонд выделил средства на концептуальную разработку более мощной радарной системы на GBT, которая будет почти в 1000 раз мощнее, чем концептуальная. В дополнение к более мощному передатчику, NRAO и GBO, работая с промышленными партнерами, будут использовать новые технологии усилителей и приемных систем массивов, чтобы максимизировать эффективность новой системы. Параллельно с этим, по мере выделения дополнительного финансирования, группа планирует перейти к окончательному проектированию и строительным работам, которые начнутся в 2023 году.

Новые радарные возможности GBT позволят астрономии получить инструмент, которого раньше не было, собирая данные с более высоким разрешением и на недоступных ранее длинах волн. NRAO и GBO также разрабатывают передовые инструменты для сокращения и анализа данных, которые не были доступны ранее. Гибкость и повышенная производительность этой новой системы удовлетворят важную потребность планетарной обороны, а также позволят астрономам наблюдать астероиды, кометы, планеты и луны. Универсальность этой системы будет способствовать развитию многих областей науки».