月球第谷陨石坑的复杂细节揭示


第谷陨石坑的部分处理视图,分辨率近5米乘5米,包含约14亿像素,是在国家射电天文台格林班克天文台的雷达项目中拍摄的,雷神情报与空间公司使用格林班克望远镜和长基线阵列天线。这张照片覆盖了200公里乘175公里的区域,足够容纳直径86公里的第谷陨石坑。信贷NRAO GBO /雷神公司/ NSF / AUI

美国国家科学基金会的绿岸天文台(GBO)和国家射电天文天文台(NRAO)以及雷神情报与空间公司(RI&S)发布了一幅新的高分辨率月球图像,这是迄今为止使用绿岸望远镜(GBT)上的新雷达技术从地面拍摄的最高的月球图像。

第谷陨石坑的新图像分辨率接近5米乘5米,包含约14亿像素。这幅图像覆盖了200公里乘175公里的区域,确保参与研究的科学家和工程师捕捉到了整个陨石坑,直径为86公里。“这是我们在雷神公司合作伙伴的帮助下制作的最大的合成孔径雷达图像,”美国国家射电天文台主任、联合大学公司(AUI)射电天文学副总裁Tony Beasley博士说。“虽然改善这些图像还有更多的工作要做,但我们很高兴能与公众分享这张令人难以置信的图像,并期待在不久的将来分享更多来自这个项目的图像。”

GBT是世界上最大的全可操控射电望远镜,于2020年底配备了雷神情报与空间公司和GBO开发的新技术,使其能够向太空发送雷达信号。从那时起,利用GBT和极长基线阵列(VLBA)的天线进行了几次测试,重点是月球表面,包括第谷环形山和美国宇航局阿波罗着陆点。

低功率雷达信号是如何转化成我们能看到的图像的?GBO的工程师盖伦·瓦茨(Galen Watts)解释说:“这个过程被称为合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,简称SAR)。”“当GBT传输每一个脉冲时,它会被目标,也就是月球表面反射回来,然后被接收并储存起来。存储的脉冲相互比较并分析以产生图像。当我们在空间中移动时,发射器、目标和接收器都在不断移动。虽然你可能认为这可能会使生成图像变得更困难,但它实际上产生了更重要的数据。”

这种移动引起雷达脉冲与脉冲之间的细微差别。这些差异是检查和用于计算与静止图像分辨率高于什么是可能的观察,以及提高距离分辨率的目标,目标是朝着以多快的速度或接收器,和跨领域的目标是如何移动的视图。瓦茨说:“这样的雷达数据以前从未在如此远的距离或如此高的分辨率上记录过。”“以前已经在几百公里的距离上完成了,但没有在这个项目的几十万公里规模上完成,也没有在这些距离上以一米左右的高分辨率完成。这一切都需要大量的计算时间。大约10年前,从一个接收器获得一张图像需要花费数月的计算时间,从多个接收器获得一张图像可能需要一年或更长时间。”

这些有希望的早期结果已经获得了科学界对该项目的支持,在9月下旬,这项合作从国家科学基金会获得了450万美元的资金,用于设计该项目可以扩展的方式(中等规模研究基础设施-1设计奖AST-2131866)。比斯利说:“在这些设计完成后,如果我们能吸引到全部资金支持,我们将能够建造一个比现有系统强大数百倍的系统,并利用它来探索太阳系。”“这样一个新系统将打开一扇通向宇宙的窗户,让我们以一种全新的方式看到我们邻近的行星和天体。”

西弗吉尼亚州拥有悠久的设施历史,为扩大我们对宇宙的科学知识做出了重大贡献。西弗吉尼亚州参议员乔·曼钦三世分享说:“利用绿班克望远镜上的雷达技术发现的月球第谷陨石坑的新图像和细节表明,西弗吉尼亚州正在取得令人难以置信的科学进步。二十多年来,GBT帮助研究人员探索和更好地了解宇宙。通过我在商务、司法和科学拨款小组委员会的席位,我一直强烈支持GBT的这些技术进步,这将使GBT能够向太空发射雷达信号,并确保其在未来几年的天文学研究中发挥关键作用。我期待看到更多令人难以置信的太阳系图像和未来的发现,我将继续与美国国家科学基金会(National Science Foundation)合作,争取资金支持绿岸天文台(Green Bank Observatory)的项目。

这项技术已经研发了数年,是NRAO、GBO和RI&S之间合作研发协议的一部分。未来的高功率雷达系统结合GBT的天空覆盖,将以前所未有的细节和灵敏度对太阳系中的物体进行成像。预计今年秋天会出现更多令人兴奋的图像,因为用数百亿像素的信息处理这些早期数据是值得等待的。

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国家射电天文台和格林班克天文台是美国国家科学基金会的设施,由联合大学公司合作运作。

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