Titán "lagos":
Acceso abierto publicado en Science: Radar Evidence for Liquid Surfaces on Titan Campbell, DB, Black, GJ, Carter, LM, and Ostro, SJ, Science 302 , 5644, pp. 431-434, 17 de octubre de 2003 DOI: 10.1126 / science. 1088969
¡Este fue un experimento realmente elegante! Se emitió una onda continua, no modulada, polarizada circularmente de 13 cm desde Arecibo hacia el sistema Saturno / Titán, y se usó el cambio Doppler para aislar la señal devuelta de Titán.
La mayor parte de la superficie es rugosa, por lo que hay señales devueltas desde áreas en todo el disco de Titán, y dado que la luna gira, aunque lentamente, la energía devuelta desde los lados "izquierdo" y "derecho" se desplaza a frecuencias cada vez más altas.
Sin embargo, durante algunos tiempos de observación hubo una reflexión muy fuerte y pronunciada con un cambio Doppler cero con respecto a la velocidad radial conocida de Titán, y este pico se atribuye a la reflexión especular. Las comprobaciones de la polarización recibida confirman que, si bien la energía de la superficie rugosa se devuelve en ambos estados de polarización circular, el supuesto componente especular solo se encuentra en el estado de polarización circular esperado.
Como se señaló en la respuesta reflexiva de @Martin Kochanski, la observación del radar no determina que la reflexión especular devuelta proviene del metano. Esto es simplemente un presunto componente de los presuntos lagos, basado en información conocida sobre la química de Titán en ese momento (2003).
Observamos Titán en 16 noches en noviembre y diciembre de 2001 y en 9 noches en noviembre y diciembre de 2002, transmitiendo a una longitud de onda de 13 cm con el telescopio Arecibo de 305 my recibiendo el eco con Arecibo. Los períodos de rotación y orbitales de Titán son de 15.9 días, y nuestras observaciones de 2001 se obtuvieron en un intervalo uniforme de 22.6 ° (∼800 km) de longitud. Las 9 observaciones en 2002 no proporcionaron una cobertura uniforme. La latitud de la pista subearth fue de 25.9 ° S en 2001 y 26.2 ° S en 2002, su excursión más al sur. El tiempo de luz de ida y vuelta al sistema de Saturno durante las observaciones fue de 2 horas y 15 minutos, y el tiempo de seguimiento limitado del telescopio de Arecibo significó que la recepción de la señal se restringió a ∼30 minutos por día, lo que corresponde a 0.5 ° de rotación de Titán (20 km de movimiento del punto subearth). En una noche en 2001 y para la mayoría de las observaciones de 2002 (así como otras cuando intentamos medir las mediciones a Titán), el telescopio Green Bank (GBT) de 100 m también se utilizó para recibir el eco para todo el viaje de ida y vuelta hora. Estos datos tienen relaciones señal / ruido más bajas que las obtenidas con Arecibo recibiendo el eco, pero el tiempo de recepción más largo correspondiente a 2.1 ° de rotación de Titán permitió que se estudiaran más ubicaciones de baja temperatura.
Aquí están algunos de los datos de Titán:
Fig. 3. El espectro de eco del radar OC a una resolución de 1.0 Hz para la observación de 2002 a una longitud de 80 °. La sección transversal normalizada para la componente especular del eco y la pendiente RMS son 0.023 y 0.2 °, respectivamente.
Haga clic para tamaño completo
Fig. 1. Espectros de eco de radar de Arecibo a partir de los datos de 2001 para cinco longitudes de subearth en Titán. Los espectros se muestran tanto para el sentido esperado (OC) de polarización circular recibida como para el sentido de polarización cruzada (SC). La ordenada está en desviaciones estándar del ruido. El ancho de banda ampliado por Doppler de extremidad a extremidad para Titán es de 325 Hz. Cuatro de los espectros OC muestran evidencia de un componente especular a 0 Hz.
Los anillos de Saturno "con imagen" (delay-Doppler):
De imágenes de radar de los anillos de Saturno Nicholson, PD et al., Icarus 177 (2005) 32–62, doi: 10.1016 / j.icarus.2005.03.023
La "imagen" a continuación no es una imagen convencional, ya que el plato de Arecibo no tiene forma de resolver espacialmente la extensión transversal de Saturno y sus anillos. Es una imagen de "retraso-Doppler", que utiliza transmisiones de radar de 12,6 cm, ~ 500 kW transmitidas por Arecibo. El tiempo de luz de ida y vuelta fue de aproximadamente 135 minutos. Debido a que Arecibo tiene una dirección limitada lejos del cenit (<19.7 grados), Saturno máximo solo estuvo disponible para el plato durante 166 minutos, incluso en condiciones ideales.
El eje vertical muestra un retraso de aproximadamente +/- 800 milisegundos, lo que demuestra la resolución espacial, pero en la dirección radial o de profundidad. El eje horizontal es el desplazamiento Doppler. El desplazamiento de +/- 300 kHz representa la velocidad orbital de las partículas en los anillos.
Mientras que la reflexión especular de Titán anterior se realizó con un haz continuo o CW, la técnica de imagen de doppler de retardo requiere una modulación de frecuencia del haz con un patrón de salto de frecuencia. Al aplicar una función de correlación usando el patrón conocido a las señales recibidas grabadas, se pueden extraer componentes con diferentes tiempos de retorno y diferentes desplazamientos Doppler, y los resultados se graban hzstogram, produciendo la imagen de Doppler de retardo a continuación.
Esta es una técnica estándar y se ha utilizado para obtener imágenes de otros planetas y asteroides: consulte los siguientes elementos y referencias en:
Fig. 2. Imágenes de retardo-Doppler construidas a partir de datos obtenidos en (a) octubre de 1999, (b) noviembre de 2000, (c) diciembre de 2001 y (d) enero de 2003. Las polarizaciones OC y SC se combinaron para maximizar la señal a proporción de ruido. Observe las cuatro regiones brillantes en cada imagen donde las celdas Doppler y delay son paralelas y donde los anillos A y B parecen cruzarse entre sí.
