Blog Layout

Sevišķi lielas bāzes interferometrijas (VLBI) pielietojums objektu noteikšanai tuvā un tālā kosmosa telpā

jūl. 20, 2021

No 2020. gada decembra Ventspils Starptautiskajā radioastronomijas centrā (VSRC) tiek īstenots zinātniskais projekts “Radio lokācijas, balstīta uz radioviļņu izkliedes efektu, metodes pielietojums kosmosa objektu detektēšanai”, Nr. lzp-2020/2-0101 („The application of the forward scatter radar method for the detection of space objects”). Projektā tiek pētītas, izstrādātās un attīstītas jaunas radaru metodes, ar mērķi - precīzi noteikt Zemei tuvojošos asteroīdu un komētu atrašanās pozīcijas.



Viens no projekta uzdevumiem ir izpētīt pielietošanas iespējas jaunai un unikālai radara metodei, kas ir balstīta uz radio viļņu caurizkliedes efektu. Minētās metodes pamatā ir pielietots efekts, kas rodas, ja spilgts debess ķermenis apgaismo pētāmo ķermeni, līdz ar to enerģija tiek izkliedēta pa redzes līniju uz priekšu, tādejādi ievērojami pieaugot, salīdzinot ar atstaroto enerģiju. Izveidotā metode ļauj atklāt kosmosa objektus, neatkarīgi no tās formas, materiāla un starojuma intensitātes. “Caur-izkliedes” lokācijas metode tiek īstenota, ja apvieno radara VLBI tehnoloģiju un elektromagnētiskā starojuma izkliedes efektu, novērojumos iesaistot spilgtus kosmosa ķermeņus kā raidītājus. Pielietojot minēto metodi, var ievērojami palielināt atklāšanas varbūtību tiem ķermeņiem, kas rada draudus Zemei, kā arī metode ļauj palielināt novērošanas distanci, kurā novērojuma ķermenis tiktu identificēts.


Pēdējo četru mēnešu laikā VSRC pētnieki strādā pie kosmosa objektu detektēšanas, pielietojot “caur-izkliedes” lokācijas metodi, tādejādi novērtējot metodes efektivitāti eksperimentālā veidā. Līdz 2021. gada jūlijam tika veiktas vairāk kā 15 eksperimentu sesijas, pielietojot Irbenes radio teleskopu kompleksu vienas stacijas režīmā un interferometra režīmā. Eksperimentos tika izmantoti RT-32 un RT-16 VSRC radio teleskopi (attiecīgi - izmantojot 32 metru un 16 metru paraboliskās antenas) un 1.6 GHz frekvenču joslas uztvērēji. Attēlā Nr.1. tiek attēlota eksperimenta darbības shēma. Eksperimentos kā starojuma avoti jeb raidītāji tika izmantoti Globālā navigācijas satelītu sistēmas (GNSS) GPS un Galileo pavadoņi. Eksperimentu laikā, pielietojot “caur-izkliedes” lokācijas metodi, tika izveidotas novērojumu līnijas "raidītājs - uztvērējs" (“raidītājs” - konkrēts navigācijas pavadonis, “uztvērējs” - Irbenes radio teleskopi), tādejādi tika identificēti dažāda izmēra kosmosa atlūzu objekti, kā arī Starptautiskā kosmosa stacija, kuras kopējā ģeometriskā platība ir aptuveni 400 m2.


Attēls Nr.1. Eksperimenta darbības shēma, pielietojot “caur-izkliedes” lokācijas metodi

Attēlos Nr.2 un Nr.3 ir attēlots viens no iegūtajiem rezultātiem, pielietojot interferometra režīmu un novērojot lielu kosmosa atlūzas fragmentu, laikā, kad tas šķērso "raidītāja - uztvērēja" lokācijas līniju. Attēli ir secīgi nobīdīti ar 30 sekunžu intervālu. Attēlā Nr.2 ir parādīts novērojuma rezultāts pirms brīža, kad kosmosa atlūzas fragments šķērso "raidītāja - uztvērēja" lokācijas līniju, bet attēlā Nr. 3. ir parādīts iegūtais signāls brīdī, kad atlūzas fragments pārlido pāri "raidītāja - uztvērēja" lokācijas līnijai. Attēlos ir parādīti interferometra signāla jaudas spektri, uz x ass - frekvence (Hz), uz y ass - laiks (s) un uz z ass - jauda relatīvās vienībās. No iegūtajiem rezultātiem ir skaidri atšķirami divi signāli: signāls ar lēni mainīgu frekvenci, kas reprezentē pavadoņa starojumu, un signāls, kura frekvence laika gaitā strauji mainās, tādejādi reprezentējot ātri lidojoša kosmosa atkrituma objektu.

Attēls Nr.2. Eksperimentā iegūtais interferometra signāla jaudas spektrs (pirms atlūzas pārlidojuma)
Attēls Nr.3. Eksperimentā iegūtais interferometra signāla jaudas spektrs (atlūzas pārlidojuma brīdī)

Eksperimentu laikā sekmīgs apstrādes rezultāts tika iegūts vairāk nekā 50% no objektu novērošanas gadījumiem, novērojot atlūzas ar dažādu ģeometrisko laukumu, dažādos attālumos no Zemes un dažādos leņķiskos attālumos no lokācijas līnijas. Iegūto rezultātu analīze ļaus izstrādāt ieteikumus, kā veikt optimālā novērošanas režīma izvēli dažādiem objektiem, kā arī ļaus izveidot metodiku kosmisko objektu detektēšanai ar radio lokāciju, balstītu uz radio viļņu izkliedes efektu.


Pētījums tiek realizēts Latvijas Zinātnes padomes Fundamentālo un lietišķo pētījumu projekta Nr. lzp-2020/2-0101 “Radio lokācijas, balstīta uz radioviļņu izkliedes efektu, metodes pielietojums kosmosa objektu detektēšanai" ietvaros.

Share by: