Математическая физика и компьютерное моделирование2587-63252587-690210.15688/mpcm.jvolsu.2023.4.6OtherО возможности оценки геометрических характеристик астероида по радиолокационному портретуOn the Possibility of Assessing the Geometric Characteristics of an Asteroid Using Radar SignaturesЗахарченкоВладимир ДмитриевичZakharchenkoVladimir D.zakharchenko_vd@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8649-4387КоваленкоИлья ГеннадьевичKovalenkoIlya G.i.kovalenko@volsu.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1565-8940АкимовПавел АлексеевичAkimovPavel A.akimov_pavel_a@vk.comДенисовЗахар АлександровичDenisovZakhar A.zakhar-denisov@mail.ruVolgograd State University(Volgograd, Russian Federation)Волгоградский государственный университет(г. Волгоград, Российская Федерация)1012202326469820711202304122023https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/CC BY 4.0

Рассматривается задача обратного рассеяния коротких радиоимпульсов (широкополосных радиосигналов) от движущегося астероида. Используется дифракционный интеграл Стрэттона — Чу, обобщенный с учетом эффекта Доплера. Астероид выпуклой формы аппроксимируется одноосным эллипсоидом. Астероид невыпуклой формы моделируется двумя соединенными друг с другом сферическими телами разного размера (модель контактного двойного астероида 486958 Arrokoth). Построена серия радиолокационных портретов в зависимости от соотношения между длинами главных полуосей эллипсоида. Приведен радиолокационный портрет невыпуклого астероида для некоторой несоосной с линией визирования ориентации его частей. Показана возможность восстановления основных геометрических характеристик астероида по радиолокационному портрету. Отмечено, что данный подход позволяет в режиме реального времени находить интересующие нас геометрические характеристики астероидов (одновременное определение размеров объекта в картинной плоскости и по лучу зрения).

The problem of backscattering of short radio pulses (broadband radio signals) from moving asteroid is considered. The Stratton-Chu diffraction integral is used, generalized to take into account the Doppler effect. A convex asteroid is approximated by a triaxial ellipsoid. A non-convex asteroid is modeled by two ellipsoidal bodies of different sizes connected to each other (model of the contact double asteroid 486958 Arrokoth). A series of radar portraits was constructed depending on the ratio between the lengths of the main semi-axes ellipsoid. A radar portrait of a non-convex asteroid is given for some non-coaxial with the line sighting the orientation of its parts. It is concluded that it is possible to restore the main geometric characteristics of the asteroid according to the radar portrait. It is noted that this approach allows us to find in real time the geometric characteristics of asteroids that interest us (simultaneous determination of the size of an object in the tangent plane and along the line of sight).

малые небесные теларадиолокационная астрономияширокополосные сигналырадиолокационный портретимпульсная характеристика космических объектовsmall celestial bodiesradar astronomybroadband signalsradar signaturesimpulse response of space objectsГаврик, А. Л. Использование радиоизображений при анализе результатов узкополосной радиолокации астероидов / А. Л. Гаврик, Ю. А. Гаврик // Журн. радиоэлектроники. — 2010. — № 4. — C. 1–15.Денисов, З. А. О возможности повышения разрешения изображений малых небесных тел при их радиолокационном зондировании широкополосными сигналами: трехмерная компьютерная модель астероида / З. А. Денисов // Физика космоса. Труды 50-й Международной студенческой научной конференции. — Екатеринбург : Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, 2023. — C. 332–335.Захарченко, В. Д. Численное моделирование высотомера малых высот с двойной частотной модуляцией / В. Д. Захарченко, С. В. Захарченко, А. Л. Якимец // Математ. физика и компьютер. моделирование. — 2020. — Т. 23, № 3. — C. 5–11. — DOI: https://doi.org/10.15688/mpcm.jvolsu.2020.3.1Стрэттон, Дж. А. Теория электромагнетизма / Дж. А. Стрэттон. — М. ; Л. : ГИТТЛ, 1948. — 540 c.Якоби, К. Лекции по динамике / К. Якоби. — М. : Едиториал УРСС, 2004. — 272 c.Asteroid Radar Astronomy / S. J. Ostro, R. S. Hudson, L. A. M. Benner, J. D. Giorgini, C. Magri, J. L. Margot, M. C. Nolan // Asteroids III. — Tucson : University of Arizona Press, 2002. — P. 151–168.Scattering Functions Fits for Arecibo Observatory Planetary Radar Data / L. F. Zambrano-Marin, A. K. Virkki, S. Marshall, E. G. Rivera-Valetin // EPSC-DPS Joint Meeting 2019. — Geneva : AAS Publishing, 2019. — Vol. 13. — P. EPSC-DPS2019–1077–5.Transient Response Characteristics in Identification and Imaging / D. L. Moffatt, J. D. Young, A. A. Ksienki, H. C. Lin, C. M. Rhoads // IEEE Trans. — 1981. — Vol. AP-29, №2, pt. 1. — P. 192–205.Zakharchenko, V. D. Estimate of Sizes of Small Asteroids (Cosmic Bodies) by the Method of Stroboscopic Radiolocation / V. D. Zakharchenko, I. G. Kovalenko, O. V. Pak // Acta Astronautics. — 2015. — Vol. 108. — P. 57–61.Gavrik A.L., Gavrik Yu.A. Ispolzovanie radioizobrazheniy pri analize rezultatov uzkopolosnoy radiolokatsii asteroidov [Usage of Radio Images for Analysis of Results of NarrowBand Radiolocation of Asteroids]. Zhurn. radioelektroniki [Journal of Radio Electronics], 2010, no. 4, pp. 1-15.Denisov Z.A. O vozmozhnosti povysheniya razresheniya izobrazheniy malykh nebesnykh tel pri ikh radiolokatsionnom zondirovanii shirokopolosnymi signalami: trekhmernaya kompyuternaya model asteroida [On the Possibility of Increasing the Resolution of Images of Small Celestial Bodies in the Process of Their Radar Sounding with Broadband Signals: A ThreeDimensional Computer Model of the Asteroid]. Fizika kosmosa. Trudy 50-y Mezhdunarodnoy studencheskoy nauchnoy konferentsii. Ekaterinburg, Uralskiy federalnyy universitet imeni pervogo Prezidenta Rossii B.N. Eltsina Publ., 2023, pp. 332-335.Zakharchenko V.D., Zakharchenko S.V., Yakimets A.L. Chislennoe modelirovanie vysotomera malykh vysot s dvoynoy chastotnoy modulyatsiey [Numeric Modeling of LowAltitude Altimeter with Double Frequency Modulation]. Matemat. fizika i kompyuter. modelirovanie [Mathematical Physics and Computer Simulation], 2020, vol. 23, no. 3, pp. 5-11. DOI: https://doi.org/10.15688/mpcm.jvolsu.2020.3.1Stratton J.A. Teoriya elektromagnetizma [Electromagnetic Theory]. Moscow, Leningrad, GITTL Publ., 1948. 540 p.Jacobi K. Lektsii po dinamike [Lectures on Dynamics]. Moscow, Editorial URSS Publ., 2004. 272 p.Ostro S.J., Hudson R.S., Benner L.A.M., Giorgini J.D., Magri C., Margot J.L., Nolan M.C. Asteroid Radar Astronomy. Asteroids III. Tucson, University of Arizona Press, 2002, pp. 151-168.Zambrano-Marin L.F., Virkki A.K., Marshall S., Rivera-Valetin E.G. Scattering Functions Fits for Arecibo Observatory Planetary Radar Data. EPSC-DPS Joint Meeting 2019. Geneva, AAS Publishing, 2019, vol. 13, pp. EPSC-DPS2019-1077-5.Moffatt D.L., Young J.D., Ksienki A.A., Lin H.C., Rhoads C.M. Transient Response Characteristics in Identification and Imaging. IEEE Trans., 1981, vol. AP-29, no. 2, pt. 1, pp. 192-205.Zakharchenko V.D., Kovalenko I.G., Pak O.V. Estimate of Sizes of Small Asteroids (Cosmic Bodies) by the Method of Stroboscopic Radiolocation. Acta Astronautics, 2015, vol. 108, pp. 57-61.