雷达技术在小行星距离测量中具有不可替代的优势,主要原因如下:
1.?超高精度测距
- 原理:雷达通过向小行星发射无线电脉冲,并精确测量信号往返时间(时间延迟),利用光速计算距离。时间测量精度可达纳秒级,使得距离误差可控制在几十米内,远超光学方法的误差范围(通常为千米级)。
- 案例:2023年NASA用金石深空站(Goldstone)雷达测量一颗近地小行星,将轨道不确定度从数千千米降至10米以内。
2.?修正轨道模型的不可替代性
- 轨道漂移问题:小行星受引力扰动(如木星引力)和雅科夫斯基效应(热辐射推力)影响,长期轨道会漂移。雷达数据可提供瞬时位置和速度的“锚点”,将远期轨道预测误差降低90%以上。
- 实例:1999年对小行星1999 KW4的雷达观测发现它是一个双星系统,并精确测出其轨道,发现其2165年与地球的最近距离从原预测的0.05AU修正为0.03AU。
3.?多参数同步获取
- 除距离外,雷达通过多普勒频移可测得径向速度(精度达0.1mm/s),结合多个观测点的数据可重构三维轨道参数。而光学观测依赖视差法,需要多日连续观测才能推算轨道。
4.?穿透云雾与主动照明
- 雷达可在任何天气条件下工作,且能主动照亮目标。例如,2017年小行星2012 TC4以5万公里距离掠过地球时,恰逢其处于太阳背后不可见状态,全球光学望远镜失联,仅雷达系统(如阿雷西博)能持续追踪。
5.?行星防御的关键技术
- NASA的DART任务中,雷达数据用于验证动能撞击效果:撞击后雷达观测显示小卫星Dimorphos的轨道周期缩短了32分钟(理论预测为7分钟),直接验证了防御技术的有效性。
6.?深空导航的基准
- 日本隼鸟2号探测器在小行星龙宫采样时,地面雷达网(如深空网络DSN)持续提供距离数据,使探测器定位精度达10米级,而仅依赖星载光学导航的误差可能超过1千米。
总结:雷达测距不仅是提高精度的工具,更是构建行星防御体系的核心技术。每次雷达观测可将小行星未来百年内的轨道碰撞概率计算误差降低1-2个数量级,这对评估潜在威胁至关重要。随着中国500米口径FAST雷达的加入,全球雷达监测网对小行星的跟踪能力提升了40%,体现了该技术不可替代的战略价值。