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レーダー天文学は、電波やマイクロ波を目標天体に照射し、その反射波を解析することで、近傍の天体を観測する技術です。レーダー天文学は、電波天文学とは異なり、後者が受動的な観測（受信のみ）であるのに対し、前者は能動的な観測（送信と受信の両方）です。レーダーシステムは60年以上にわたり運用され、太陽系の幅広い研究に応用されてきました。レーダーの送信は、パルス状または連続状のいずれかです。レーダー反射信号の強度は、距離の4乗に反比例します。設備のアップグレード、送受信機の出力向上、装置の改良により、観測の機会は増加しています。
レーダー技術は、水星を観測して一般相対性理論を検証する[ 1 ]ことや、天文単位のより精度の高い値を提供する[ 2 ]ことなど、他の手段では得られない情報を提供する。レーダー画像は、他の地上技術では得られない固体の形状や表面特性に関する情報を提供する。
高出力地上レーダー（最大1メガワット）[ 3 ]に依存するレーダー天文学は、太陽系天体の構造、組成、および動きに関する極めて正確な位置天文学的情報を提供することができます。 [ 4 ]これは、天体99942アポフィスで示されているように、小惑星と地球の衝突の長期予測の形成に役立ちます。特に、光学観測は天体が空のどこに現れるかを測定しますが、距離を非常に正確に測定することはできません（天体が小さい場合や照明が不十分な場合は、視差に頼ることがより困難になります）。一方、レーダーは、天体までの距離（およびその変化の速さ）を直接測定します。光学観測とレーダー観測の組み合わせにより、通常は少なくとも数十年、場合によっては数世紀先の軌道を予測することができます。
2020年8月、アレシボ天文台（アレシボ惑星レーダー）で構造ケーブルの破損が発生し、同年12月に主望遠鏡が崩壊した。[ 5 ]
2023年現在、定期的に使用されているレーダー天文学施設は、ゴールドストーン太陽系レーダーとエフパトリア惑星レーダーの2つである。[ 6 ]
レーダーによる天文学の最大範囲は非常に限られており、太陽系内に限定されています。これは、信号強度が目標までの距離とともに急激に低下すること、目標によって反射される入射フラックスの割合が小さいこと、および送信機の強度が限られているためです。[ 7 ]レーダーが物体を検出できる距離は、エコー強度が距離の4乗に比例するため、物体の大きさの平方根に比例します。レーダーは、1 AU の大部分を横切る 1 km 程度の物体を検出できますが、土星までの距離である 8〜10 AU では、少なくとも数百キロメートル幅の目標が必要です。また、観測する前に、目標の 比較的正確な暦を入手しておく必要があります。
月は比較的地球に近く、1946年にレーダー技術が発明されて間もなく発見されました。[ 8 ] [ 9 ]測定には表面の粗さや、後に極付近の影になった領域のマッピングが含まれていました。
次に容易なターゲットは金星です。これは、惑星間宇宙船の黎明期に必要な天文単位の大きさを曖昧さなく測定する方法を提供できるため、科学的に非常に価値のあるターゲットでした。さらに、このような技術力は広報的にも非常に価値があり、資金提供機関への優れたデモンストレーションとなりました。そのため、弱くノイズの多いデータから科学的成果を引き出すという大きなプレッシャーがあり、期待値を利用してどこを探すべきかを判断し、結果を大幅に後処理することで達成されました。これにより、リンカーン研究所[ 10 ] 、ジョドレルバンク[ 11 ]、ソ連のウラジーミル・A・コテルニコフ[ 12 ]による初期の主張が生まれましたが、これらは現在では誤りであることがわかっています。これらはすべて互いに一致しており、当時のAUの慣習的な値と一致していました。149,467,000 km 。[ 2 ]
金星の最初の明確な検出は、 1961年3月10日にジェット推進研究所によって行われた。JPLは1961年3月10日から5月10日まで惑星レーダーシステムを使用して金星との接触を確立した。速度と距離の両方のデータを使用して、新しい値 天文単位については149,598,500 ± 500 kmと決定された。[ 13 ] [ 14 ] 正しい値が判明すると、他のグループはアーカイブされたデータからこれらの結果と一致するエコーを発見した。[ 2 ]
太陽は1959年から何度か観測されている。周波数は通常25～38MHzで 、惑星間探査に比べてはるかに低い。光球とコロナの両方からの反射が検出された。[ 15 ]
以下は、この方法で観測された惑星の一覧です。
レーダーを用いることで、地上から小惑星や彗星の形状、大きさ、自転状態を調査することが可能になる。レーダー画像では、最大7.5メートルの解像度を持つ画像が得られている。十分なデータがあれば、対象となる小惑星の大きさ、形状、自転、レーダー反射率を抽出することができる。
2016年時点では、レーダーで研究された彗星はわずか19個で、その中には73P/シュワスマン・ヴァハマン彗星も含まれており[ 16 ]、レーダー観測された地球近傍小惑星は612個、小惑星帯小惑星は138個であった[ 16 ]。2025年までに、この数は小惑星帯小惑星138個、地球近傍小惑星1148個、彗星23個に増加した[ 16 ] 。
多くの天体が地球に接近する際に観測される。
アレシボ天文台は、運用中は地球を脅かす彗星や小惑星の衝突に関する情報を提供し、アポフィスなどの天体について数十年先の衝突やニアミスを予測することを可能にした。 [ 5 ]ゴールドストーン太陽系レーダーは 小型であるため感度が低く、同じ予測能力を提供することはできない。
ゴールドストーン太陽系レーダーは、現在定期運用されている唯一の惑星レーダーである。[ 17 ] その他には、以下がある（またはあった）。
追加レーダーの導入に関する提案や試作品が存在する。