تم الكشف عن فوهة القمر Tycho Crater بتفاصيل معقدة – ستكشف تقنية الرادار القوية الجديدة عن أسرار النظام الشمسي

عرض تمت معالجته جزئيًا لحفرة تايكو بدقة تبلغ حوالي خمسة أمتار في خمسة أمتار ويحتوي على ما يقرب من 1.4 مليار بكسل ، تم التقاطه خلال مشروع رادار بواسطة مرصد جرين بانك ، ومرصد الفلك الراديوي الوطني ، وريثيون إنتليجنس آند سبيس باستخدام تلسكوب البنك الأخضر و الهوائيات في صفيف خط الأساس طويل جدًا. تغطي هذه الصورة مساحة 200 كيلومتر في 175 كيلومترًا ، وهي كبيرة بما يكفي لاحتواء حفرة تايكو التي يبلغ قطرها 86 كيلومترًا. الائتمان: NRAO / GBO / Raytheon / NSF / AUI

أصدر مرصد البنك الأخضر التابع لمؤسسة العلوم الوطنية (GBO) والمرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي (NRAO) و Raytheon Intelligence & Space (RI&S) صورة جديدة عالية الدقة للقمر ، وهي أعلى صورة تم التقاطها من الأرض باستخدام رادار جديد. التكنولوجيا على تلسكوب جرين بانك (GBT).

دقة صورة Tycho Crater الجديدة قريبة من خمسة أمتار في خمسة أمتار وتحتوي على ما يقرب من 1.4 مليار بكسل. تغطي الصورة مساحة 200 كيلومتر في 175 كيلومترًا ، مما يضمن أن العلماء والمهندسين المشاركين قد التقطوا الحفرة بأكملها ، والتي يبلغ قطرها 86 كيلومترًا. قال الدكتور توني بيزلي ، مدير المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي ، ونائب الرئيس لعلم الفلك الراديوي في Associated Universities، Inc. (AUI). “بينما ينتظرنا المزيد من العمل لتحسين هذه الصور ، نحن متحمسون لمشاركة هذه الصورة الرائعة مع الجمهور ، ونتطلع إلى مشاركة المزيد من الصور من هذا المشروع في المستقبل القريب.”

تم تجهيز GBT – أكبر تلسكوب لاسلكي قابل للتوجيه بالكامل في العالم – في أواخر عام 2020 بتقنية جديدة طورتها Raytheon Intelligence & Space و GBO ، مما يسمح لها بنقل إشارة الرادار إلى الفضاء. باستخدام GBT والهوائيات من مصفوفة خط الأساس الطويل جدًا (VLBA) ، تم إجراء العديد من الاختبارات منذ ذلك الوقت ، مع التركيز على سطح القمر ، بما في ذلك Tycho Crater و ناسا مواقع هبوط أبولو.

تلسكوب جرين بانك في ويست فيرجينيا ، الولايات المتحدة الأمريكية. الائتمان: GBO / AUI / NSF

كيف تُترجم إشارة الرادار منخفضة الطاقة هذه إلى صور يمكننا رؤيتها؟ أوضح جالين واتس ، مهندس GBO: “يتم ذلك من خلال عملية تسمى الرادار ذي الفتحة الاصطناعية ، أو SAR”. “نظرًا لأن كل نبضة يتم إرسالها بواسطة GBT ، فإنها تنعكس على الهدف ، وسطح القمر في هذه الحالة ، ويتم استقبالها وتخزينها. تتم مقارنة النبضات المخزنة ببعضها البعض وتحليلها لإنتاج صورة. يتحرك جهاز الإرسال والهدف والمستقبلات باستمرار بينما نتحرك في الفضاء. بينما قد تعتقد أن هذا قد يجعل إنتاج صورة أكثر صعوبة ، فإنه ينتج في الواقع بيانات أكثر أهمية “.

تسبب هذه الحركة اختلافات طفيفة من نبضة الرادار إلى النبض. يتم فحص هذه الاختلافات واستخدامها لحساب دقة صورة أعلى مما هو ممكن مع الملاحظات الثابتة ، وكذلك لزيادة دقة المسافة إلى الهدف ، ومدى سرعة تحرك الهدف نحو المستقبل أو بعيدًا عنه ، وكيف الهدف يتحرك عبر مجال الرؤية. قال واتس: “لم يتم تسجيل بيانات الرادار مثل هذه من قبل على هذه المسافة أو الدقة”. “لقد تم ذلك من قبل على مسافات تصل إلى بضع مئات من الكيلومترات ، ولكن ليس بمئات الآلاف من الكيلومترات في هذا المشروع ، وليس بدقة عالية تصل إلى متر أو نحو ذلك في هذه المسافات. كل هذا يستغرق الكثير من ساعات الحوسبة. قبل عشر سنوات أو نحو ذلك ، كان الأمر سيستغرق شهورًا من الحوسبة للحصول على إحدى الصور من جهاز استقبال واحد ، وربما عامًا أو أكثر من أكثر من واحد “.

لقد حصلت هذه النتائج المبكرة الواعدة على الدعم للمشروع من المجتمع العلمي وفي أواخر سبتمبر تلقى التعاون 4.5 مليون دولار كتمويل من مؤسسة العلوم الوطنية لتصميم طرق يمكن من خلالها تمديد المشروع (جائزة تصميم البنية التحتية للبحوث متوسطة الحجم – 1 AST- 2131866). قال بيزلي: “بعد هذه التصاميم ، إذا استطعنا جذب دعم تمويلي كامل ، فسنكون قادرين على بناء نظام أقوى بمئات المرات من النظام الحالي واستخدامه لاستكشاف النظام الشمسي”. “مثل هذا النظام الجديد سيفتح نافذة على الكون ، مما يسمح لنا برؤية الكواكب المجاورة والأجرام السماوية بطريقة جديدة تمامًا.”

تتمتع ولاية فرجينيا الغربية بتاريخ طويل من المرافق التي قدمت مساهمات كبيرة لتوسيع معرفتنا العلمية بالكون. شارك عضو مجلس الشيوخ عن ولاية فرجينيا الغربية جو مانشين الثالث قائلاً: “تُظهر الصور والتفاصيل الجديدة لحفرة تايكو على سطح القمر باستخدام تقنية الرادار على تلسكوب جرين بانك أن تقدمًا مذهلاً في العلوم يتم إحرازه هنا في ولاية فرجينيا الغربية. لأكثر من عقدين ، ساعدت GBT الباحثين في استكشاف الكون وفهمه بشكل أفضل. من خلال مقعدي في اللجنة الفرعية للتجارة والعدل والعلوم ، كنت أؤيد بشدة هذه التطورات التكنولوجية في GBT ، والتي ستسمح الآن لـ GBT بنقل إشارات الرادار إلى الفضاء وضمان دورها الحاسم في أبحاث علم الفلك لسنوات قادمة. إنني أتطلع إلى رؤية المزيد من الصور المذهلة والاكتشافات المستقبلية لنظامنا الشمسي ، وسأواصل العمل مع مؤسسة العلوم الوطنية للدعوة إلى التمويل لدعم المشاريع في مرصد البنك الأخضر.

لقد مرت سنوات على صنع هذه التكنولوجيا ، وهي جزء من اتفاقية تعاون للبحث والتطوير بين NRAO و GBO و RI&S. سيقوم نظام رادار عالي الطاقة في المستقبل جنبًا إلى جنب مع تغطية السماء لـ GBT بتصوير الأشياء في النظام الشمسي بتفاصيل وحساسية غير مسبوقة. توقع ظهور صور أكثر إثارة هذا الخريف ، حيث أن معالجة هذه البيانات المبكرة بعشرات المليارات من البكسل من المعلومات تستحق الانتظار.

المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي ومرصد Green Bank هما منشأتان تابعتان لمؤسسة العلوم الوطنية ، ويتم تشغيلهما بموجب اتفاقية تعاونية من قبل Associated Universities، Inc.