RADAR DE DETECCIÓN ESPECULAR DE METEOROS
JICAMARCA ALL-SKY SPECULAR METEOR RADAR (JASMET)
El Radio Observatorio de Jicamarca (ROJ) junto con Atrad (Pty. Ltd., Adelaide, Australia), se complacen en anunciar la puesta en marcha de JASMET (Jicamarca All-sky Specular MEteor Radar), un nuevo radar All-sky de meteorito especular interferométrico colocado con el radar Jicamarca VHF (11.95ºS, 76.87ºW). Las especificaciones de hardware de radar y el software de procesamiento de datos fueron proporcionados por ATRAD, con el hardware proporcionado por el ROJ.
JASMET opera a 50 MHz, con una potencia máxima variable (10 kW, 20 kW, 100 kW) y con un ciclo de trabajo variable (1%, 2% y 5%), dependiendo de la aplicación. La transmisión se realiza utilizando cuatro antenas Yagi de 5 elementos, cada una de ellas apuntando a las cuatro direcciones cardinales con ángulos de elevación de 45º. La recepción se realiza utilizando cinco dipolos plegados de dos elementos alineados a lo largo de un acimut de 45º, que se alimentan a un sistema de adquisición multicanal de múltiples propósitos basado en la tecnología de receptores digitales. La disposición de la antena receptora permite un ángulo inequívoco de estimación de llegada al tiempo que minimiza los efectos de acoplamiento mutuo de la antena.
El software de procesamiento de datos se compone de dos componentes. El software de “análisis” realiza la detección, la identificación de ecos de meteoros sub densos y la estimación del rango de eco, el ángulo de llegada, la velocidad de deriva radial, el tiempo de decaimiento, la velocidad de meteoroides, la potencia de la señal y la relación señal- ruido [por ejemplo, Holdsworth et al., 2004]. Las velocidades de los meteoroides se estiman utilizando la transformación Fresnel, la cual aumenta significativamente la precisión y el rendimiento de las estimaciones de velocidad en comparación con las de todos los sistemas de radar de meteoritos celestes similares [por ejemplo, Holdsworth et al., 2006]. El software “post análisis” procesa la salida de análisis para proporcionar perfiles de viento horizontales mesosféricos y termosféricos inferiores por hora, realiza la validación de calibración de fase y produce gráficas de los resultados que pueden ser enviados vía ftppara su visualización en páginas web externas.
JASMET actualmente se opera en una base de campaña dentro del horario operativo de l Radio Observatorio de Jicamarca. El principal motivo para el desarrollo de JASMET fue la medición de los vientos horizontales mesosféricos y termosféricos inferiores para:
1) Comparar los vientos horizontales del meteoro con los vientos mesosféricos diurnos obtenidos, utilizando el radar principal de Jicamarca en modo MST. En el modo MST, los vientos se obtienen utilizando una técnica de balanceo del haz Doppler (DBS por sus siglas en inglé con cuatro haces estrechas que apuntan a 2,5º de distancia de la vertical [por ejemplo, Sheth et al., 2006].
2) Complementar las capacidades MST de Jicamarca midiendo los vientos mesosféricos durante la noche y cuando el sistema principal está inactivo o funcionando en diferentes modos.
Sin embargo, la capacidad de JASMET para proporcionar velocidades de meteoros será proporcionar mediciones complementarias a las velocidades de meteoritos obtenidos del eco de la cabeza del meteorito utilizando el arreglo principal de gran apertura y alta potencia (HPLA) del radar de Jicamarca [por ejemplo, Chau y Woodman, 2004]. JASMET opera de una manera muy similar al radar de meteorito ATRAD, instalado en Adelaida y Darwin (Australia); Davis (Antártida); Tromso y Svalbard (Noruega); y Wuhan (China), y permitirá hacer mediciones colaborativas y comparativas con estos radares.
El sistema JASMET fue operado por primera vez en noviembre del 2005 como prueba del ensayo conceptual con el procesamiento de datos realizado sin conexión. La primera campaña del sistema integrado que incluye el análisis en línea, se llevó a cabo en junio del 2006. En la sección de figuras se muestran ejemplos de los resultados de esta campaña.
Aunque JASMET está actualmente operativo, planeamos hacer el sistema más independiente del sistema principal de Jicamarca para que funcione durante períodos más largos y ,lo más importante, para funcionar simultáneamente con el sistema principal, particularmente durante las ejecuciones MST-ISR realizadas por los Drs. E. Kudeki y G. Lehmacher. Además, esperamos experimentar nuevas formas de mejorar los parámetros atmosféricos medidos y derivados, así como los parámetros astronómicos.
Leyendas:
La Figura 1 muestra las distribuciones típicas de tiempo, altura y rango, indicando típicas tasas de conteo diarias de alrededor de 5000 ecos de baja densidad.
La Figura 2 muestra el ángulo de cobertura de llegada, revelando casi toda la cobertura del cielo, con un nulo en/sobre la línea de 115/315 grados resultante del uso de antenas receptoras polarizadas linealmente.
La Figura 3 muestra los vientos horizontales.
La Figura 4 muestra las velocidades meteorológicas.
La campaña de junio del 2006 se llevó a cabo hacia el final de la lluvia de meteoros Arietids durante el día. La Figura 5 muestra el mapa radiante obtenido usando una nueva técnica de mapeo radiante, la cual ubica la lluvia radiante cerca de la posición esperada (44 deg, +23 deg). La Figura 5 también muestra las velocidades de de todos los meteoros identificados por tener posiciones radiantes dentro de ±2º de la ducha radiante. La estimación de velocidad resultante (36,5 km/s) muestra una buena concordancia con la velocidad aceptada para esta lluvia (37 km/s) cuando los efectos de la desaceleración de meteoroides son considerados.
Figura 5. Diagrama de la antena JASMET. Los círculos verdes representan la posición de las cinco antenas receptoras, mientras que los puntos rojos representan la posición de las cuatro antenas transmisoras.
Reconocimientos
El Radio Observatorio de Jicamarca es una instalación del Instituto Geofísico del Perú y opera con el apoyo del Acuerdo de Cooperación NSF ATM-0432565 a través de la Universidad de Cornell. Parte del hardware JASMET ha sido proporcionado por los Dres. Erhan Kudeki y Gerald Lehmacher de su proyecto MST-ISR.
References
- Chau, J. L. and R. F.Woodman (2004), Observations of meteor-head echoes using the Jicamarca 50MHz radar in interferometer mode, Atmos. Chem. Phys., 4, 511–521.
- Holdsworth, D. A., I. M. Reid, and M. A. Cervera (2004), Buckland Park all-sky interferometric meteor radar, Radio Sci., 39, RS5009, doi:10.1029/2003RS003014.
- Holdsworth, D. A., W. G. Elford, R. A. Vincent, I. M. Reid, D. J. Murphy and W. Singer (2006), All-sky interferometric meteoroid speed estimation using the Fresnel transform, Submitted to Annales Geophysicae, 2006 (Downloadable from http://www.atrad.com.au/~dholdswo/Pics/ft_paper.pdf).
- Sheth, R., E. Kudeki, G. Lehmacher, M. Sarango, R. Woodman, J. Chau, L. Guo, and P. Reyes (2006), A high-resolution study of mesospheric fine structure with the Jicamarca MST radar, Ann. Geophys., 24, 1281–1293.
