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Le radar planétaire américain pourrait bénéficier d’un coup de pouce de l’Observatoire de la Banque verte

C’est un hasard si les scientifiques ont déjà joué avec une démonstration d’un nouveau système de radar planétaire au moment où la Terre a perdu son instrument le plus puissant.

Eh bien, un hasard et un désir ardent pour plus d’observations radar de tout, de astéroïdes traîner près de la Terre jusqu’aux lunes glacées autour des planètes les plus éloignées. Et l’installation derrière l’expérience, le Green Bank Observatory en Virginie-Occidentale, a suffisamment d’histoire avec les systèmes de radar planétaire pour vouloir jouer un nouveau rôle sur le terrain. Le résultat est une nouvelle image alléchante d’un endroit historique sur l’objet du système solaire le plus familier de tous, la lune. Les scientifiques espèrent que l’image justifie l’installation permanente d’un émetteur radar beaucoup plus puissant sur le principal télescope de l’observatoire, le Robert C. Byrd Green Bank Telescope.

« Nous avons obtenu des résultats absolument fantastiques », Karen O’Neil, directrice du Observatoire de la Banque verte site, a déclaré à propos du projet de démonstration lors d’une table ronde tenue le 21 janvier. « La première phase a été un succès absolu et nous avons été très satisfaits de tout ce qui s’est passé », a déclaré O’Neil au panel, qui se concentre sur la science de de petits objets du système solaire comme les astéroïdes et qui informeront le comité des académies nationales qui prépare le document qui façonnera les priorités scientifiques planétaires pour la prochaine décennie.

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La récente expérience radar a duré une décennie. Et l’installation est radiotélescope phare, l’antenne de 100 mètres (300 pieds) s’est associée à des émetteurs radar à Porto Rico et en Californie au fil des ans. Alors pourquoi ne pas aller plus loin et créer eux-mêmes des signaux?

« C’est en quelque sorte une partie de la radio-science dans laquelle nous sommes impliqués à un certain niveau depuis très, très longtemps », a déclaré à 45secondes.fr Tony Beasley, directeur de l’Observatoire national de radioastronomie, qui a construit le télescope. « Il y a environ 10 ans, il y avait un intérêt croissant à réfléchir à quels autres rôles et à certains autres domaines de la radio-science dans lesquels Green Bank pourrait s’impliquer, le radar était donc un candidat évident. »

Le cas du radar

L’astronomie radar se déroule en deux parties: les scientifiques doivent d’abord créer le faisceau radio pour rebondir sur l’objet mystérieux, puis étudier l’écho relativement faible qui revient, en déchiffrant la surface, la forme et l’emplacement de l’objet.

Les étapes peuvent se produire sur la même parabole radio alors qu’elle se convertit rapidement entre les modes d’émission et de réception, ou deux installations radio peuvent faire équipe, l’une produisant le faisceau radar et l’autre prête à recueillir le signal de retour. Lorsque Green Bank a commencé à planifier son projet de démonstration, elle n’avait jamais envoyé de signaux radar elle-même mais avait travaillé comme récepteur pour les deux principaux émetteurs radar planétaires américains.

À l’époque, il y avait deux émetteurs de ce type: un au Observatoire d’Arecibo à Porto Rico et un au Goldstone Deep Space Communications Complex de la NASA en Californie. Mais en décembre, la plate-forme scientifique du radiotélescope Arecibo – y compris son émetteur – s’est effondrée après des pannes de câbles dans l’installation, mettant fin à son mandat.

Les planétaires continueront de ressentir cette perte, même si le projet de la Banque verte se transforme en un émetteur à part entière. Le système provisoire de la Banque verte n’est pas conçu pour remplacer Arecibo, puisque personne ne s’est rendu compte que l’installation portoricaine touchait à sa fin; au lieu de cela, il a été conçu pour collaborer avec Arecibo et Goldstone.

Une photographie du télescope Green Bank prise en juillet 2020. (Crédit d’image: NSF / GBO 20)

« Le programme que nous développons a été vraiment construit et conçu d’une manière ou d’une autre pour compléter l’infrastructure radar américaine existante », a déclaré Beasley. « Certes, ce dont nous parlons de produire a une certaine pertinence dans un monde post-Arecibo, mais en aucun cas, cela ne remplacera Arecibo. »

Et on ne sait pas si la perte d’Arecibo influencera le sort du projet de la Banque verte. La National Science Foundation (NSF), qui possède à la fois les sites de la Banque verte et d’Arecibo, prévoit d’évaluer le projet, reconnaissant la perte récente, mais sans se démener pour renforcer sa capacité radar.

« Si certaines capacités sont perdues, il y a toujours la question de savoir d’où proviendraient ces capacités? Y a-t-il autre chose qui peut continuer quelque chose comme ça? » Harshal Gupta, directeur du programme NSF pour l’Observatoire de la Banque verte, a déclaré à 45secondes.fr. « C’est indépendant de ce qui se passait à Arecibo. Maintenant, étant donné ce qui s’est passé, quand il est complètement développé, il pourrait offrir certaines des capacités que la communauté planétaire pourrait être en mesure d’utiliser. Mais encore une fois, ces deux choses sont deux choses distinctes.  »

Une nouvelle image créée à l’aide d’un émetteur radar de démonstration au télescope Green Bank en Virginie-Occidentale et de récepteurs du Very Long Baseline Array, capturé en novembre 2020. (Crédit d’image: Sophia Dagnello / NRAO / GBO / Raytheon / AUI / NSF / USGS)

Démo et design

Les années d’intérêt étaient là et les chiffres semblaient prometteurs. Mais avant que Green Bank ne s’engage dans un projet de radar planétaire à part entière, les astronomes voulaient tester les eaux. Pour ce faire, les scientifiques ont construit un émetteur miniature, alimenté à moins d’un kilowatt et à peu près de la taille d’un réfrigérateur, a déclaré Beasley, et l’ont transporté en novembre pour un bref passage au centre principal du télescope Green Bank, suspendu au-dessus du grand plat.

Ensuite, l’équipe a profité du superlatif du télescope: c’est le plus grand radiotélescope entièrement orientable au monde, capable d’étudier des objets sur 85% du ciel. L’équipe a donc pointé le télescope et a tiré le système radar sur la lune – plus précisément, sur le Apollo 15 site d’atterrissage de la mission dans la région Hadley-Apennine. L’équipe a utilisé des antennes du Very Long Baseline Array (VLBA) du NRAO pour capter le signal qui a rebondi.

L’image, avec ses collines en pente, son cratère austère et sa rainure oblique, offre un aperçu de ce qui pourrait arriver. Mais la lune est notre ancienne compagne. Les scientifiques préfèrent de loin utiliser un nouveau système de radar planétaire brillant pour étudier des objets plus mystérieux, comme les astéroïdes qui parcourent notre voisinage du système solaire, dont la plupart sont des flous et des taches, ou les étranges lunes des planètes extérieures qui ont reçu peu de vaisseaux spatiaux. visiteurs.

« Maintenant, nous réfléchissons simplement à la prochaine étape », a déclaré Beasley.

Le télescope Green Bank est le plus grand radiotélescope entièrement orientable au monde. (Crédit d’image: R. Creager / NRAO / AUI / NSF)

Il y a plusieurs options à peser pour décider à quoi ressemblerait un système, ont souligné Beasley et O’Neil. Les scientifiques soupçonnent qu’ils continueront d’utiliser un réseau radio séparé pour capter le signal de retour, plutôt que de loger ce qui fonctionne également à l’observatoire de la Green Bank. Pour l’instant, ce serait le VLBA, mais si une nouvelle génération Très grand tableau vient à être, les antennes de ce système seraient des récepteurs encore plus prometteurs, a déclaré O’Neil.

Deux facteurs clés qui influencent précisément ce qu’un système radar peut faire sont la puissance de l’émetteur et la fréquence spécifique du les ondes radio cela produit. Green Bank étudie un émetteur qui utiliserait des dizaines ou des centaines de fois plus d’énergie que l’instrument de démonstration et fonctionnerait à l’une des deux fréquences. Il cherche également à utiliser une nouvelle technologie d’émetteur, qui serait plus compacte et, espèrent les scientifiques, moins oppressante.

Compte tenu des paramètres de conception que les scientifiques envisagent actuellement, le système serait en mesure d’étudier des objets dans une bande beaucoup plus large du système solaire que les systèmes existants, y compris vers d’étranges lunes glacées. «Vous augmentez le volume que vous recherchez dans le système solaire d’un ordre de grandeur», a déclaré Beasley. « C’est une augmentation substantielle, donc nous sommes très enthousiasmés par cette possibilité. »

Il y a des problèmes logistiques, bien sûr, et ceux-ci pourraient être un problème clé pour la Banque verte, qui est un instrument extrêmement populaire et qui n’a déjà pas le temps de mener tout ce que les chercheurs scientifiques souhaiteraient. En règle générale, le télescope a observé deux ou trois objets par an grâce à ses partenariats radar avec Arecibo et Goldstone; Beasley a déclaré que si le projet d’émetteur devenait une réalité, l’installation pourrait chercher à passer environ un tiers de son temps sur le radar.

Au total, un projet à part entière remodelerait le radar planétaire, ont déclaré les scientifiques.

« Les capacités dont nous parlons vont au-delà de tout ce que nous avons pu faire dans le passé de l’astronomie radar planétaire », a déclaré O’Neil. «Nous parlons de quelque chose qui a un potentiel assez incroyable pour le radar planétaire et vraiment un système qui a la capacité de nous faire un bond en avant, je dirais, dans le cadre de la capacité de radar planétaire des États-Unis. C’est amusant à penser et assez étonnant de parler. « 

Si le projet se poursuit et que Green Bank installe un émetteur radar pleine puissance, il sera probablement mis en ligne au plus tôt peut-être 2024, en fonction de la rapidité avec laquelle le financement – probablement « dans les dizaines de millions de dollars », a déclaré O’Neil. .

Gupta de la NSF a déclaré qu’il était heureux de voir le succès de la manifestation et qu’il attend avec impatience de voir ce qui se passera ensuite à Green Bank.

« Tout indique qu’il y a de grandes promesses. Les premiers tests sont excellents et il y a un grand potentiel », a-t-il déclaré. « La vue d’ensemble devient plus claire au fur et à mesure que la science avance, que la technologie se développe. Je dirai donc simplement que: il y a des avancées imprévues, des opportunités imprévues. En fin de compte, ce serait passionnant et nous verrons comment cela se déroulera. »

Envoyez un courriel à Meghan Bartels à [email protected] ou suivez-la sur Twitter @meghanbartels. Suivez nous sur Twitter @Spacedotcom et sur Facebook.

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