De puissants systèmes radar ont joué un rôle majeur dans l’étude des planètes, des lunes, des astéroïdes et d’autres objets de notre système solaire pendant plusieurs décennies, et ont maintenant un « rôle unique » à jouer dans la défense planétaire – « fournir une protection aux nations de le monde contre les impacts dévastateurs d’astéroïdes et de comètes », selon la nouvelle enquête décennale sur les sciences planétaires et l’astrobiologie 2023-2032. L’Observatoire national de radioastronomie (NRAO) et l’Observatoire de Green Bank (GBO) développent de nouvelles capacités pour le télescope de Green Bank (GBT) et le Very Long Baseline Array (VLBA) qui en feront des instruments clés pour répondre à ce besoin.
Le rapport de l’enquête, publié par les Académies nationales des sciences, de l’ingénierie et de la médecine, relate les effets dangereux des impacts des objets proches de la Terre (NEO). Ces effets vont de l’impact d’un astéroïde il y a 66 millions d’années qui a anéanti les dinosaures, à un impact sibérien en 1908 qui avait l’équivalent explosif de 3 à 20 mégatonnes de TNT, à un impact en 2013 à Chelyabinsk, en Russie, égal à 440 kilotonnes qui blessé plus de 1 600 personnes. Celles-ci sont comparées à la bombe nucléaire d’environ 15 kilotonnes d’Hiroshima.
La clé pour atténuer ces dangers est de suivre les objets et de mesurer leurs tailles et autres caractéristiques pour déterminer la probabilité qu’ils frappent la Terre et l’effet qu’ils auraient s’ils le faisaient. Selon l’enquête, le radar est un outil essentiel pour cette tâche.
« Les observations radar au sol des objets géocroiseurs fournissent des informations inestimables pour le suivi à long terme », indique l’enquête. « Parce que NEO impacte les échelles d’énergie avec la densité, le diamètre et la vitesse, et que le radar peut limiter tout cela, les observations radar planétaires sont une technique de caractérisation post-découverte importante », a ajouté l’enquête.
Avant son effondrement en 2020, le télescope Arecibo possédait les capacités radar les plus puissantes pour la communauté astronomique mondiale, travaillant souvent avec le GBT et le VLBA comme récepteurs. Le système radar de nouvelle génération en cours de développement pour le GBT et le VLBA, et plus tard le Next Generation Very Large Array (ngVLA), contribuera à remplacer les capacités perdues à Arecibo.
L’enquête recommandait de développer « un plan pour des capacités radar planétaires au sol comparables ou supérieures à celles de l’observatoire d’Arecibo nécessaires pour atteindre les objectifs de défense planétaire ».
Depuis son inauguration en 2000, le GBT a été un instrument fondamental pour la science planétaire et la défense planétaire, observant les objets géocroiseurs et les astéroïdes potentiellement dangereux, la lune et les planètes telluriques en tant que récepteur pour les projets radar. Aujourd’hui, grâce à une nouvelle technologie en cours de développement pour le GBT, il s’agit de la plus grande antenne entièrement orientable au monde capable de transmettre des signaux radar pour la recherche. Le diamètre de 100 mètres du GBT en fait un outil impressionnant pour le travail radar. L’emplacement du GBT et sa maniabilité lui permettent d’observer 85 % de la sphère céleste, ce qui lui permet de suivre rapidement des objets dans son champ de vision.
Un article récent dans le Journal micro-ondes rapporté sur expériences radar réalisées à l’aide du GBT et du VLBA qui a produit avec succès des images haute résolution de la lune et a détecté un astéroïde proche de la Terre survolant la Terre, plus de 5 fois plus loin que la lune, en utilisant moins d’énergie qu’un four à micro-ondes. Lors de ces tests, comme preuve de concept, le GBT a transmis un signal radar de 650 watts à 13,9 GHz qui a été reçu par des antennes VLBA, produisant des images radar de la surface de la lune avec des détails sans précédent.
La National Science Foundation a accordé des fonds pour la conception d’un système radar de plus grande puissance sur le GBT, qui serait près de 1 000 fois plus puissant que la preuve de concept. En plus d’un émetteur plus puissant, NRAO et GBO, en collaboration avec des partenaires de l’industrie, exploiteront de nouvelles technologies d’amplificateur à semi-conducteurs et de système de réception en réseau pour maximiser l’efficacité du nouveau système. Parallèlement à cela, à mesure que des fonds supplémentaires seront alloués, l’équipe prévoit de passer aux activités de conception et de construction finales, à partir de 2023.
Les nouvelles capacités radar du GBT introduiront un outil que l’astronomie n’avait pas auparavant, collectant des données à des résolutions plus élevées et à des longueurs d’onde qui n’étaient pas disponibles auparavant. NRAO et GBO développent également des outils avancés de réduction et d’analyse des données qui n’étaient pas disponibles auparavant. La flexibilité et les performances accrues de ce nouveau système répondront à un important besoin de défense planétaire, et permettront également aux astronomes d’observer des astéroïdes, des comètes, des planètes et des lunes. La polyvalence de ce système contribuera à de nombreux domaines scientifiques.
Répondant au rapport, le sénateur américain Joe Manchin (D—WV) a déclaré : « Depuis de nombreuses années, je me suis engagé à faire en sorte que l’Observatoire de Green Bank reste ouvert à la prochaine génération de jeunes scientifiques en Virginie-Occidentale et dans le monde. Grâce à mon siège au Comité sénatorial des crédits, j’ai fortement soutenu le travail de Green Bank d’observation et de catalogage des objets géocroiseurs, y compris le développement de nouvelles technologies qui en feraient la plus grande antenne et émetteur mobiles au monde. La nouvelle enquête décennale souligne l’importance de Green Bank dans la planète recherche pour de nombreuses décennies à venir, et je suis fier des scientifiques et de l’ensemble du personnel de Green Bank et j’ai hâte de voir leurs efforts continus pour faire avancer nos études sur le cosmos. »
« Chez NRAO et GBO, nous avons une longue histoire de participation aux études radar planétaires, et nous sommes impatients d’ajouter de nouvelles capacités au GBT et au VLBA pour produire un système radar de nouvelle génération qui servira d’outil essentiel pour les chercheurs en planètes. la science et la défense planétaire », a déclaré Patrick Taylor, chef de la division radar pour NRAO et GBO.