Arecibo는 타이탄의 메탄 호수를 어떻게 감지했으며 토성의 고리를 이미지 했습니까?

레이더로 측정 된 태양계 물체 까지의 가장 먼 거리에 대한 답변 ? 푸에르토 리코 의 토성 고리와 Uncover Travel post Arecibo Observatory 는 50 년 이상 세계에서 가장 큰 전파 망원경으로 언급했습니다.

Arecibo Observatory의 다른 업적 중에는 :

• 역사상 처음으로 소행성의 직접 이미징.
• 수성의 극에서 수빙 침전물 발견.
• 지구 근처의 소행성을 추적하여 충격 위험을 모니터링합니다.
• 구름으로 덮인 금성 표면 매핑.
• 토성의 고리에 대한 레이더 이미징, 고리 구조의 새로운 세부 사항을 보여줍니다.
• 토성의 달인 타이탄에서 메탄 호수를 처음 탐지했습니다.
• 달과 소행성의 첫 탐지.

질문 : Arecibo는 타이탄의 메탄 호수를 어떻게 감지했으며 토성의 고리를 이미지 했습니까? 이것들은 단일 전파 망원경에 대한 지구의 놀라운 업적입니다. 그들은 어떻게 되었습니까? 인용을 찾을 수 있고 고리와 메탄 호수 증거 이미지의 예가 표시 될 수 있습니까?

타이탄 "레이크스":

과학에 공개 액세스 공개 : Titan Campbell, DB, Black, GJ, Carter, LM 및 Ostro, SJ, Science 302 , 5644, pp. 431-434, 2003 년 10 월 17 일 DOI : 10.1126 / 과학. 1088969

이것은 정말 우아한 실험 이었습니다 ! 연속적이고 변조되지 않은 원 편광 13cm 파동이 Arecibo에서 토성 / 티탄 시스템으로 방송되었고 도플러 편이를 사용하여 리턴 된 신호를 Titan으로부터 분리했습니다.

표면의 대부분은 거칠기 때문에 Titan의 디스크 전체 영역에서 신호가 반환됩니다. 달이 천천히 회전하기 때문에 "왼쪽"과 "오른쪽"쪽에서 반환 된 전력이 더 높고 낮은 주파수로 이동합니다.

그러나 일부 관측 시간 동안 Titan의 알려진 방사형 속도와 관련하여 도플러 이동이 0 인 매우 강력하고 뚜렷한 반사가 있었으며이 피크는 정반사에 기인합니다. 수신 된 편광에 대한 점검은 거친 표면으로부터의 전력이 원형 편광 상태 둘 다에서 복귀되는 동안, 추정 된 거울 성분이 단지 예상 된 원형 편광 상태에 있음을 확인한다.

@Martin Kochanski의 신중한 답변 에서 지적했듯이 , 반사 된 반사가 메탄에서 나온다는 레이더 관측에 대한 결정은 없습니다. 이것은 당시 Titan의 화학에 대한 알려진 정보를 바탕으로 추정 된 호수의 추정 된 구성 요소입니다 (2003).

우리는 타이탄을 2001 년 11 월과 12 월 16 일 밤과 2002 년 11 월과 12 월 9 일 밤에 305-m Arecibo 망원경으로 13cm 파장으로 전송하고 Arecibo와 함께 반향을 수신했습니다. 타이탄의 회전 및 궤도주기는 15.9 일이며, 2001 년 관측 값은 경도가 균일 한 22.6 ° (~ 800km) 간격으로 얻어졌습니다. 2002 년의 9 가지 관측치는 균일 한 범위를 제공하지 않았다. 지하 지구의 위도는 2001 년에 25.9 ° S, 2002 년에 26.2 ° S로 남쪽에서 가장 먼 여행이었습니다. 관측 중 토성 시스템으로의 왕복 조명 시간은 2 시간 15 분이었으며, Arecibo 망원경의 추적 시간이 제한되어있어 신호 수신이 하루에 ~ 30 분으로 제한되어 0.5 °의 Titan 회전 (20 지구 지점의 운동 거리). 2001 년 하룻밤과 대부분의 2002 년 관측 (및 Titan에 대한 거리 측정을 시도 할 때의 다른 관측치)에 100m GBT (Green Bank Telescope)를 사용하여 전체 왕복 에코를 수신했습니다. 시각. 이 데이터는 Arecibo가 에코를 수신 한 것보다 낮은 신호 대 잡음비를 갖지만 Titan 회전 2.1 °에 해당하는 수신 시간이 길어지면 더 많은 지구 위치를 연구 할 수 있습니다.

Titan 데이터 중 일부는 다음과 같습니다.

그림 3. 지하 경도 80 °에서 2002 년 관측을 위해 1.0-Hz 해상도에서 OC 레이더 에코 스펙트럼. 에코 및 RMS 기울기의 거울 성분에 대한 표준화 된 단면적은 각각 0.023 및 0.2 °입니다.

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그림 1. Titan에서 5 개의 지구 경도에 대한 2001 년 데이터의 Arecibo 레이더 에코 스펙트럼. 수신 된 원형 편광의 예상 (OC) 감지 및 교차 편광 (SC) 감지 모두에 대한 스펙트럼이 도시되어있다. 세로 좌표는 노이즈의 표준 편차입니다. Titan의 사지 간 도플러 광대역 대역폭은 325Hz입니다. OC 스펙트럼 중 4 개는 0Hz에서 반사 성분의 증거를 보여줍니다.

토성의 고리는 "이미지"(지연 도플러) :

토성의 고리의 레이더 영상 으로부터 Nicholson, PD et al., Icarus 177 (2005) 32–62, doi : 10.1016 / j.icarus.2005.03.023

아래의 "이미지"는 Arecibo 접시가 토성과 그 고리의 가로 확장을 공간적으로 해결할 방법이 없기 때문에 일반적인 이미지가 아닙니다. Arecibo가 전송 한 12.6cm ~ 500kW 레이더 방송을 사용하는 "지연 도플러"이미지입니다. 왕복 조명 시간은 약 135 분입니다. Arecibo는 천정 (<19.7도)에서 조향을 제한하기 때문에 이상적인 조건에서도 최대 토성은 166 분 동안 만 접시에 사용할 수있었습니다.

수직축은 공간 분해능을 나타내지 만 반경 방향 또는 깊이 방향으로 약 +/- 800 밀리 초의 지연을 나타냅니다. 가로축은 도플러 편이입니다. +/- 300 kHz 이동은 링에서 입자의 궤도 속도를 나타냅니다.

상기 Titan 거울 반사는 연속 또는 CW 빔으로 수행되었지만, 지연-도플러 이미징 기술은 주파수 호핑 패턴을 갖는 빔의 주파수 변조를 필요로한다. 알려진 패턴을 사용하는 상관 함수를 기록 된 수신 신호에 적용함으로써, 다른 리턴 시간 및 다른 도플러 시프트를 갖는 컴포넌트가 추출 될 수 있고, 결과는 hzstograming되어 아래의 지연 도플러 이미지를 생성한다.

이것은 표준 기술이며 다른 행성과 소행성을 이미지화하는 데 사용되었습니다. 다음 항목과 참조를 참조하십시오.

• 이 답변 에 도플러 레이더가 행성 표면 적도를 이미징 할 때 "남북 모호성을"원인이 무엇입니까?
• 금성 표면의 레이더 맵에 조각이없는 이유는 무엇입니까?
• 소행성 피렌체의 작은 달의이“일식”의 물리적 구조는 무엇입니까?
• NEO 소행성의 지연 도플러 레이더 영상이 충분히 빠르게 회전하는 경우에만 가능합니까?

그림 2. (a) 1999 년 10 월, (b) 2000 년 11 월, (c) 2001 년 12 월 및 (d) 2003 년 1 월에 얻은 데이터로 구성된 지연-도플러 이미지. 소음 비. 각 이미지에서 지연 및 도플러 셀이 평행하고 A 및 B 링이 서로 교차하는 것처럼 보이는 4 개의 밝은 영역에 주목하십시오.

메탄 호수를 감지하지 못했습니다.

Titan이 반짝이는 것을 발견했습니다 (레이더 용어로).

그 결과 (2003 년 새로운 과학자 기사 Radar가 인용 한 질문에 대한 의견 중 하나와 연결된 Titan의 메탄 호수 는 다음과 같습니다. )“ 일부 연구원들은 이것이 충돌 분화구에 앉아있는 메탄 호수라고 생각합니다. 다른 연구자들은 다른 설명을 생각할 수있다.

우리가 알게되면, 다른 증거와 추론에서하거나 제거함으로써,이 것이 있습니다 타이탄의 메탄 호수는, 다음 아레 시보 그들을 보았다 주장 할 수 있습니다. 그러나 그 자체로는 그들이 메탄이거나 심지어 호수라는 증거를 제공하지 않습니다.

마찬가지로, 누군가가 1961 년에 우주 망원경을 발사하고 화성의 고품질 컬러 이미지를 생성했다면, Arecibo의 원칙에 따르면, 그 당시 대부분의 과학자들은 믿기 때문에 "화성의 계절 식물주기의 첫 감지"라고 주장 할 수있었습니다. 그게 계절의 색 변화였습니다.