Het vinden van vervallen ruimtevaartuigen en ruimteschroot in de baan van de aarde kan een technologische uitdaging zijn. Het detecteren van deze objecten in een baan rond de maan van de aarde is nog moeilijker. Optische telescopen zijn niet in staat om kleine objecten te zoeken die verborgen zijn in de felle schittering van de maan. Echter, een nieuwe technologische toepassing van interplanetaire radar, ontwikkeld door wetenschappers van het Jet Propulsion Laboratory van NASA in Pasadena, Californië, heeft met succes ruimtevaartuigen in een baan om de maan gelokaliseerd - een actief, en een slapend. Deze nieuwe techniek zou planners van toekomstige maanmissies kunnen helpen.

"We hebben NASA's Lunar Reconnaissance Orbiter [LRO] en het Chandrayaan-1-ruimtevaartuig van de Indian Space Research Organization in een baan om de maan kunnen detecteren met behulp van radar op de grond, " zei Marina Brozovic, een radarwetenschapper bij JPL en hoofdonderzoeker voor het testproject. "Het vinden van LRO was relatief eenvoudig, omdat we met de navigators van de missie werkten en nauwkeurige baangegevens hadden waar het zich bevond. Het vinden van India's Chandrayaan-1 vergde wat meer speurwerk omdat het laatste contact met het ruimtevaartuig in augustus 2009 was."

Voeg aan de mix toe dat het ruimtevaartuig Chandrayaan-1 erg klein is, een kubus van ongeveer anderhalve meter aan elke kant - ongeveer half zo groot als een slimme auto. Hoewel de interplanetaire radar is gebruikt om kleine asteroïden enkele miljoenen mijlen van de aarde te observeren, onderzoekers waren er niet zeker van dat een object van deze kleinere omvang zo ver weg als de maan kon worden gedetecteerd, zelfs met 's werelds krachtigste radars. Chandrayaan-1 bleek het perfecte doelwit om de mogelijkheden van deze techniek te demonstreren.

Terwijl ze allemaal magnetrons gebruiken, niet alle radarzenders zijn gelijk gemaakt. Het gemiddelde politieradarkanon heeft een operationeel bereik van ongeveer een mijl, terwijl de luchtverkeersleidingsradar tot ongeveer 60 mijl gaat. Om een ​​ruimtevaartuig 237 te vinden, 000 mijl (380, 000 kilometer) weg, Het team van JPL gebruikte NASA's 70 meter lange antenne in het Goldstone Deep Space Communications Complex van NASA in Californië om een ​​krachtige straal microgolven uit te zenden die op de maan gericht waren. Toen werden de radarecho's die terugkaatsten uit de baan van de maan opgevangen door de 100 meter lange Green Bank Telescope in West Virginia.

Het vinden van een vervallen ruimtevaartuig op maanafstand dat al jaren niet is gevolgd, is lastig omdat de maan bezaaid is met mascons (regio's met een bovengemiddelde zwaartekracht) die de baan van een ruimtevaartuig in de loop van de tijd dramatisch kunnen beïnvloeden, en zelfs veroorzaken dat het op de maan is neergestort. JPL's orbitale berekeningen gaven aan dat Chandrayaan-1 nog steeds zo'n 200 kilometer boven het maanoppervlak cirkelt, maar het werd over het algemeen als "verloren" beschouwd.

Echter, met Chandrayaan-1, het radarteam maakte gebruik van het feit dat dit ruimtevaartuig zich in een polaire baan rond de maan bevindt, dus het zou altijd boven de maanpolen op elke baan kruisen. Dus, op 2 juli, 2016, het team wees Goldstone en Green Bank op een locatie ongeveer 100 mijl (160 kilometer) boven de noordpool van de maan en wachtte om te zien of het verloren ruimtevaartuig de radarstraal zou kruisen. Er werd voorspeld dat Chandrayaan-1 elke twee uur en 8 minuten een baan rond de maan zou voltooien. Iets met een radarsignatuur van een klein ruimtevaartuig kruiste de straal twee keer gedurende vier uur observatie, en de timing tussen detecties kwam overeen met de tijd die Chandrayaan-1 nodig zou hebben om één baan te voltooien en terug te keren naar dezelfde positie boven de maanpool.

Het team gebruikte gegevens van het retoursignaal om de snelheid en de afstand tot het doel te schatten. Deze informatie werd vervolgens gebruikt om de orbitale voorspellingen voor Chandrayaan-1 bij te werken.

"Het bleek dat we de locatie van Chandrayaan-1 ongeveer 180 graden moesten verschuiven, of een halve cyclus van de oude orbitale schattingen van 2009, " zei Ryan Park, de manager van de Solar System Dynamics-groep van JPL, die de nieuwe baan terugbracht naar het radarteam. "Maar anders, De baan van Chandrayaan-1 had nog steeds de vorm en uitlijning die we hadden verwacht."

Radarecho's van het ruimtevaartuig werden gedurende drie maanden nog zeven keer verkregen en komen perfect overeen met de nieuwe baanvoorspellingen. Sommige van de vervolgwaarnemingen werden gedaan met het Arecibo Observatorium in Puerto Rico, die het krachtigste astronomische radarsysteem op aarde heeft. Arecibo wordt beheerd door de National Science Foundation met financiering van NASA's Planetary Defense Coordination Office voor de radarcapaciteit.

De jacht op LRO en het herontdekken van Chandrayaan-1 hebben het begin opgeleverd voor een unieke nieuwe mogelijkheid. Samenwerken, de grote radarantennes bij Goldstone, Arecibo en Green Bank hebben aangetoond dat ze zelfs kleine ruimtevaartuigen in een baan om de maan kunnen detecteren en volgen. Grondradars kunnen mogelijk een rol spelen in toekomstige robot- en menselijke missies naar de maan, zowel voor een instrument voor de beoordeling van botsingsgevaar als als een veiligheidsmechanisme voor ruimtevaartuigen die navigatie- of communicatieproblemen ondervinden.