怎样用雷达完成“太空考古”？

考古是一项查找和猎取古代人类社会实物遗存，进而研究人类汗青的一门综合性研究学科，对人类社会进展有偏重大意义。然而，在履历了成千上万年的天气变迁、地质活动和人类运动的粉碎后，不少古代遗迹渐渐消逝在了人们的视线中。曾经的文化中间大概已经酿成了不毛之地，仅存在于史书、乃至口口相传的故事中。

人类进入太空期间后，办理这个题目有了新的方案，使用天基雷达的遥感成像技能。它通过卫星平台自动向地面放射电磁波，回波成像。假如综合使用合成孔径、多频段和多天线干预干与等技能，能形成高清楚度的三维立体目的地区空间信息。这项技能漠视遥感地区的光照情形和睦候条件，可以穿透大气、云层、植被、乃至干燥的浅层泥土，对付大范畴地形地貌研究有着无法代替的代价。此中一个应用，便是“太空考古”。

图中橙色线条为古长城陈迹（图片泉源：NASA）

一个经典案例是对中国古长城的深入发觉。中国“万里长城”有许多着名的保存景点，但不少长城的古代陈迹早已渐渐消逝在无人区中，乃至被植被、戈壁、雪原等笼罩，很难通过实地观察去征采到一连的建筑陈迹。1994年4月和10月，奋进号航天飞机两次进入太空，它的焦点科研使命是全面测试天基成像雷达（Spaceborne Imaging Radar），这是一个三频段的合成孔径雷达，能实现全天候、全天时、高精度、大范畴的对地勘察。通太过析它飞经北京西部约1000千米处对荒原地区的数张成像，科学家们惊异地发觉了共计约150千米长的古长城陈迹。本地固然有人类农业开辟的陈迹，但人们并未意识到脚下便是古长城，而这统统在太空中看起来云云显着。

SIR雷达对吴哥古城的成像（图片泉源：NASA/Manfred Werner解释）

此次技能测试另有着浩繁让人不测的科学发觉。比方，在撒哈拉戈壁的地下发觉了尼罗河的古代河流陈迹，从古河流到新河流的变迁产生在1万年前，这大概能关心考古学家们解说北非文明、以致昔人类文明的演化进程。在对柬埔寨吴哥古城的成像阐发中，科学家们也进一步扩展了人类对这座古城的认知，在它的边沿和地下发觉了更多奇迹。

随着雷达技能的渐渐前进，人类通过天基合成孔径雷达（SAR）考古的程度也快速提拔，为我们带来更多发觉。究竟上，这种技能不但能用在地球上，还能用来对地外天体“考古”。

一个闻名应用是对金星地形地貌的研究。金星情况极其恶劣，拥有浓厚大气，气压是地球的92倍，拦截了大部门光芒抵达金星外貌，险些无法通过光学设置装备摆设观看。大气身分中96%为二氧化碳，极强的温室效应导致环球都是凌驾400摄氏度的高温，且含有大量的硫化物，对它着陆探测的难度也极高。假如借助雷达技能探测，就会便利许多，且能穿过云层连续观看得到环球地形地貌图。这也是NASA金星探测器麦哲伦号得到庞大乐成的焦点缘故原由之一，对付人类相识金星的演化汗青大有裨益。

麦哲伦号探测器合成孔径雷达数据绘制而来的金星全景（图片泉源：NASA）

在火星，雷达也有着杰出特殊的发觉。2018年，科学家们颁布了欧空局火星快车号探测器在火星南极极冠之下1.5千米处的庞大发觉。使用地表穿透雷达回波探测到的地下介电常数特别数据，他们发觉了一个直径约20千米的疑似地下水富集地区，极有大概是个庞大的湖泊，相较而言杭州西湖最宽处仅约3.2千米。火星地下水湖的发觉，是探测火星汗青上里程碑式的庞大发觉，这里大概隐蔽着火星深条理的地质演化汗青。

火星疑似地下水湖的发觉（图片泉源：USGS）

不但是飞在天体上空的轨道器，落在天体外貌的着陆器和巡察器也可以利用雷达技能。2019年1月3日，中国嫦娥四号探测器成为人类史上唯一降落在月球反面的探测器，随后开释了玉兔二号月球巡察器，它的紧张仪器之一是探月雷达，可以探测月球泥土几十米深处的情形。中国科学院国度天文台研究员李春来、苏彦向导的科研团队

，依据得到的物性参数和雷达图像，沿着月球车行走的106米的路径，在深度40米的范畴内，辨认出了三个差别次表层地层单位。他们初次展现了月球反面着陆地区地下40米深度内的地质分层布局，发觉地下物质由低消耗的月壤物质和巨细差别的大量石块构成。这一研究结果对付相识撞击历程对月表的改革、火山运动范围与汗青等具有紧张意义。

嫦娥四号着陆区地下分层布局

因而，雷达技能不但可以用于在地球上对人类陈迹考古，还可以被深空探测器带向地外天体，乃至着陆到天体外貌，研究这些天体的演化汗青和陈迹。随着人类迈向深空的脚步越来越远，雷达也将为人类揭开宇宙天体的更多神奇面纱。