Bepaling van de baan en de snelheid van meteoroïden aan de hand van BRAMS-gegevens

BRAMS is een Belgisch netwerk dat gebruik maakt van reflectie van radiogolven op geïoniseerde meteoorsporen om meteoroïden die door de bovenste atmosfeer gaan te detecteren. Om de baan en de snelheid van meteoroïden nauwkeurig te reconstrueren aan de hand van BRAMS-gegevens, hebben wij een methode ontwikkeld die gebruik maakt van tijdsvertragingen tussen meteoorecho's die in verschillende ontvangststations zijn opgenomen. De verkregen resultaten zijn vergeleken met optische waarnemingen van het CAMS-BeNeLux-netwerk. Een tweede methode waarbij aanvullende gegevens van de radio-interferometer in Humain werden gebruikt, verbeterde de nauwkeurigheid van de reconstructie aanzienlijk.

Het BRAMS-network bestaat uit een specifieke zender en (eind 2022) 44 ontvangststations in België en de buurlanden.

Het gereflecteerde signaal dat in een ontvangststation wordt geregistreerd, wordt een meteoorecho genoemd. De weerkaatsing van de radiogolf is speculair, wat betekent dat deze grotendeels afkomstig is van één punt langs het pad van de meteoroïde. De positie van dit punt hangt uitsluitend af van de geometrie. Daarom zullen verschillende ontvangststations verschillende reflectiepunten hebben, wat leidt tot tijdsvertragingen tussen de opgenomen meteoorecho's.

Nauwkeurige baan en snelheid van meteoroïden reconstrueren

De mogelijkheid om met behulp van BRAMS-gegevens een nauwkeurige baan en snelheid van meteoroïden te reconstrueren, was een langlopende onderzoeksvraag. Het probleem is zo complex omdat de BRAMS-zender een continue golf zonder modulatie uitzendt, en dus de door de radiogolf afgelegde afstand onbekend is.

De enige beschikbare informatie zijn de tijdsvertragingen tussen meteoorecho's die op verschillende ontvangststations zijn geregistreerd. Voor het eerst is een methode ontwikkeld die alleen gebruik maakt van deze tijdvertragingen. Deze methode levert een nauwkeurige meteoorbaanhelling en -snelheid op, maar de positie vertoont een afwijking van enkele kilometers.

Betere nauwkeurigheid van de reconstructie

Een tweede methode die gebruik maakt van aanvullende gegevens van de BRAMS-interferometer in Humain verhoogt de nauwkeurigheid, maar kan niet worden toegepast op de gehele BRAMS-gegevensreeks. De nauwkeurigheid van deze reconstructies is beoordeeld door vergelijking met gegevens van het optische CAMS-BeNeLux-netwerk waaraan het BIRA bijdraagt met 8 camera's.

Deze twee methoden openen het pad om de mogelijkheden van BRAMS ten volle te benutten voor toekomstige toepassingen zoals de bepaling van meteoroïdenfluxen of peilingen van de bovenste atmosfeer (bv. windsnelheidsmetingen).

Referentie

Balis, J.; Lamy, H.; Anciaux, M.; Jehin, E. (2022). Reconstructing meteoroid trajectories using forward scatter radio observations and the interferometer from the BRAMS network. , Europlanet Science Congress 2022, Granada, Spain, 18-23 September 2022, Vol. 16, EPSC2022-227, DOI: 10.5194/epsc2022-227.

Illustratie tijdsvertragingen tussen meteoorecho's
Illustratie van de oorsprong van de tijdsvertragingen tussen meteoorecho's opgenomen in twee verschillende stations Rx0 en Rxi ten gevolge van de speculariteitsvoorwaarde. Het speculair punt P0 van het referentiestation Rx0 ontstaat vóór het speculair punt Pi van het station Rxi. De blauwe pijl geeft het pad van de meteoor aan, die zich verplaatst met een snelheid V. De twee radiogolfpaden Tx - P0 - Rx0 en Tx - Pi - Rxi liggen in het algemeen niet in hetzelfde vlak.
Reconstructie meteoroïdebaan met behulp van BRAMS data
Voorbeeld van een resultaat van de reconstructie van het traject met behulp van BRAMS-gegevens en vergeleken met een CAMS-traject: a) geprojecteerd aanzicht in het horizontale vlak. b) 3D-aanzicht. De groene lijn is het CAMS-traject. Het blauwe kruis is het referentiestation (Humain). De rode plus is de zender (Dourbes). De lichtgroene ruiten zijn de stations die gebruikt zijn voor de BRAMS-reconstructie. De oranje en lichtblauwe lijn stellen respectievelijk het pad van de radiogolf voor van de zender naar het spiegelpunt van Humain, en het pad van de radiogolf van dit spiegelpunt naar de ontvanger in Humain. De paarse lijn is het gereconstrueerde traject met de BRAMS-gegevens.