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El futuro de la defensa de la Tierra es un radar planetario basado en tierra


por el Observatorio Nacional de Radioastronomía


Los potentes sistemas de radar han jugado un papel importante en el estudio de planetas, lunas, asteroides y otros objetos en nuestro Sistema Solar durante varias décadas, y ahora tienen un «papel único» que desempeñar en la defensa planetaria: «brindar protección a las naciones de mundo de los devastadores impactos de asteroides y cometas», según la Encuesta decenal de ciencia planetaria y astrobiología recientemente publicada 2023-2032. El Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) y el Observatorio Green Bank (GBO) están desarrollando nuevas capacidades para el Telescopio Green Bank (GBT) y el Very Long Baseline Array (VLBA) que los convertirán en instrumentos clave para satisfacer esta necesidad.

El informe de la encuesta, publicado por las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina, relata los efectos peligrosos de los impactos de los Objetos Cercanos a la Tierra (NEO). Estos efectos van desde el impacto de un asteroide hace 66 millones de años que acabó con los dinosaurios, hasta un impacto en Siberia en 1908 que tuvo el equivalente explosivo de 3 a 20 megatones de TNT, hasta un impacto en 2013 en Chelyabinsk, Rusia, equivalente a 440 kilotones que hirió a más de 1.600 personas. Estos se comparan con la bomba nuclear de Hiroshima de aproximadamente 15 kilotones.

La clave para mitigar tales peligros es rastrear los objetos y medir sus tamaños y otras características para determinar la probabilidad de que golpeen la Tierra y el efecto que tendrían si lo hicieran. Según la encuesta, el radar es una herramienta esencial para esta tarea.

«Las observaciones de radares terrestres de los NEO brindan información invaluable para el seguimiento a largo plazo», dijo la encuesta. «Debido a que la energía de impacto NEO escala con densidad, diámetro y velocidad, y el radar puede limitar todo esto, las observaciones de radar planetario son una importante técnica de caracterización posterior al descubrimiento», agregó la encuesta.

El futuro de la defensa de la Tierra es el radar planetario basado en tierra
Un nuevo sistema de radar que está siendo desarrollado por el Observatorio Nacional de Radioastronomía y el Observatorio de Green Bank transmitirá potentes señales de radar desde el Telescopio de Green Bank (panel superior derecho) y, en esta ilustración, hará rebotar esas señales en la Luna (centro a la derecha). La señal reflejada puede ser recibida por antenas de Very Long Baseline Array, en varios lugares de los EE. UU., Hawái y las Islas Vírgenes (abajo a la derecha). La combinación de antenas actúa como un sistema gigante de imágenes de radar de alta resolución. Crédito: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF

Antes de su colapso en 2020, el telescopio de Arecibo poseía las capacidades de radar más poderosas para la comunidad astronómica del mundo, a menudo trabajando con GBT y VLBA como receptores. El sistema de radar de próxima generación que se está desarrollando para GBT y VLBA, y más tarde el Very Large Array de próxima generación (ngVLA), ayudará a reemplazar las capacidades perdidas en Arecibo.

La encuesta recomendó desarrollar «un plan para capacidades de radar planetario terrestre comparables o superiores a las del Observatorio de Arecibo necesarias para lograr los objetivos de defensa planetaria».

Desde su dedicación en 2000, el GBT ha sido un instrumento fundamental para la ciencia planetaria y la defensa planetaria, observando NEO y asteroides potencialmente peligrosos, la luna y los planetas terrestres como receptor para proyectos de radar. Ahora, gracias a la nueva tecnología en desarrollo para GBT, es la antena totalmente orientable más grande del mundo capaz de transmitir señales de radar para la investigación. El diámetro de 100 metros del GBT lo convierte en una herramienta impresionante para el trabajo de radar. La ubicación del GBT y su maniobrabilidad le permiten observar el 85 por ciento de la esfera celeste, lo que le permite rastrear rápidamente objetos en su campo de visión.

Un artículo reciente en el Microwave Journal informó sobre experimentos de radar realizados con GBT y VLBA que produjeron con éxito imágenes de alta resolución de la luna y detectaron un asteroide cercano a la Tierra que sobrevolaba la Tierra, más de 5 veces más lejos que la luna. —Usando menos energía que un horno de microondas. En estas pruebas, como prueba de concepto, el GBT transmitió una señal de radar de 650 vatios a 13,9 GHz que fue recibida por antenas VLBA, produciendo imágenes de radar de la superficie de la luna con un detalle sin precedentes.

La National Science Foundation ha otorgado fondos para el diseño conceptual de un sistema de radar de mayor potencia en el GBT, uno que sería casi 1000 veces más potente que la prueba de concepto. Además de un transmisor más potente, NRAO y GBO, en colaboración con socios de la industria, aprovecharán las nuevas tecnologías de amplificadores de estado sólido y sistemas de recepción de matriz para maximizar la eficacia del nuevo sistema. Paralelamente a esto, a medida que se asignen fondos adicionales, el equipo planea pasar a las actividades finales de diseño y construcción, a partir de 2023.

Las nuevas capacidades de radar del GBT introducirán una herramienta que la astronomía no ha tenido antes, recopilando datos en resoluciones más altas y en longitudes de onda que antes no estaban disponibles. NRAO y GBO también están desarrollando herramientas avanzadas de análisis y reducción de datos que no estaban disponibles antes. La flexibilidad y el mayor rendimiento de este nuevo sistema cubrirán una necesidad importante para la defensa planetaria y también permitirán a los astrónomos observar asteroides, cometas, planetas y lunas. La versatilidad de este sistema contribuirá a muchas áreas de la ciencia.

En respuesta al informe, el senador estadounidense Joe Manchin (D—WV) dijo: «Durante muchos años, me he comprometido a garantizar que el Observatorio Green Bank permanezca abierto para la próxima generación de jóvenes científicos en Virginia Occidental y en todo el mundo. A través de mi asiento en el Comité de Asignaciones del Senado, he apoyado firmemente el trabajo de Green Bank de observación y catalogación de objetos cercanos a la Tierra, incluido el desarrollo de nueva tecnología que lo convertiría en la antena y transmisor móvil más grande del mundo. investigación durante muchas décadas más, y estoy orgulloso de los científicos y de todo el personal de Green Bank y espero ver sus continuos esfuerzos para avanzar en nuestros estudios del cosmos».

«En NRAO y GBO, tenemos una larga historia de participación en estudios de radar planetario, y esperamos agregar nuevas capacidades a GBT y VLBA para producir un sistema de radar de próxima generación que servirá como una herramienta esencial para los investigadores en planetario . ciencia y defensa planetaria «, dijo Patrick Taylor, jefe de la división de radar de NRAO y GBO.



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