El blog de Emily Lakdawalla en la página de la Sociedad Planetaria explica algunos de los principios básicos de las imágenes de radar doppler retardado de asteroides y otros cuerpos astronómicos por extensión.
El radar de un solo plato no tiene (¡por lo general!) una resolución lo suficientemente cercana como para obtener imágenes de un asteroide. Sin embargo, el milagro de las matemáticas permite reconstruir una imagen del objeto de todos modos. Un pulso largo de radar complejamente modulado (codificado) se transmite hacia el asteroide, y cada punto en él refleja una pequeña parte del pulso de vuelta a la Tierra. Sin embargo, cada reflejo se modifica ligeramente de una manera única.
Las partes del asteroide que están más alejadas devuelven reflejos que se retrasan por la distancia adicional recorrida, y cada reflejo se desplaza Doppler por la proyección de la línea de visión de la velocidad de rotación de ese punto alrededor del centro de masa del asteroide. El desplazamiento Doppler está tanto en frecuencia como en fase y, por lo tanto, también comprime/estira el reflejo en el tiempo.
Al correlacionar el patrón de codificación original con la señal recibida, se puede acumular información sobre la estructura 3D del asteroide y generar una especie de imagen. Debido a que tiene diferencias absolutas de retardo de tiempo y rotación, ahora tiene una medida física bastante precisa del tamaño absoluto (y, por supuesto, la forma) del asteroide, así como su distancia precisa.
Esto me lleva a la conclusión posiblemente ineludible de que un asteroide que no giraba, o peor aún, giraba muy, muy lentamente, de modo que presentaba la misma cara hacia la Tierra cuando pasaba, sería imposible generar una imagen o tamaño transversal con radar utilizando la técnica de retardo doppler . Todavía podría obtener algún tipo de información de tamaño a lo largo de la línea de visión y, por supuesto, la distancia precisa, pero la forma transversal y el tamaño no se podrían visualizar.
Podría ser 100x100m o 10x10km (ejemplo extremo) en el plano transversal y, salvo suposiciones sobre el albedo del radar, nunca se sabría cuál.
¿Me equivoco? ¿Hay algo que me he perdido?
nota: para no atascarme demasiado en las matemáticas dentro de la configuración de la pregunta, he evitado las complicaciones de la rotación 3D (tumbling) o que la rotación a lo largo de la dirección de la línea de visión es casi tan mala como no rotar en absoluto, o el uso potencial de polarización o modelado avanzado. ¡Sin embargo, eso no significa que estos también deban excluirse de las respuestas!
El asteroide 2014 JO25 está pasando relativamente cerca de la Tierra ahora, ¡y las imágenes de radar ya están comenzando a publicarse! Véase, por ejemplo, An Asteroid Is Swinging By Earth Today de NPR para su visita más cercana en 400 años y la imagen y el video vinculados allí.
abajo: Imagen recortada del artículo de NPR, con el título:
Este compuesto de 30 imágenes del asteroide 2014 JO25 se generó con datos de radar recopilados con el radar del sistema solar Goldstone de la NASA en el desierto de Mojave en California. NASA/JPL-Caltech/GSSR
nota: después de dos años sin respuesta, he decidido responder esto yo mismo. ¡No dude en responder si desea contribuir con algo más!
¿Son posibles las imágenes de radar doppler retardado de los asteroides NEO solo si giran lo suficientemente rápido?
Eso es correcto. Esta técnica particular tiene muy poca o ninguna resolución espacial intrínseca en la dirección transversal † . El eje de "retraso" le da la amplitud de reflexión en función de la distancia, pero eso es solo una dimensión.
Necesita la parte doppler para construir cualquier tipo de modelo de estructura en la dirección transversal. Si hay poca o ninguna rotación, entonces no hay forma de construir una reconstrucción 3D del objeto.
† Muy a menudo hay suficiente resolución para dirigir la intensidad del haz del radar más hacia el hemisferio 'Norte' o 'Sur', y esto es necesario para distinguir los dos. De lo contrario, no hay forma de separar la señal devuelta de cada hemisferio. Esto se analiza con más detalle en las respuestas a ¿Por qué a los mapas de radar de la superficie de Venus les faltan cortes? .
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