Abstract. Radar observations can be used to obtain accurate orbital elements for near-Earth objects (NEOs) as a result of the very accurate range and range rate measureables. These observations allow the prediction of NEO orbits further into the future and also provide more information about the properties of the NEO population. This study evaluates the observability of NEOs with the EISCAT 3D 233 MHz 5 MW high-power, large-aperture radar, which is currently under construction. Three different populations are considered, namely NEOs passing by the Earth with a size distribution extrapolated from fireball statistics, catalogued NEOs detected with ground-based optical telescopes and temporarily captured NEOs, i.e. mini-moons. Two types of observation schemes are evaluated, namely the serendipitous discovery of unknown NEOs passing the radar beam and the post-discovery tracking of NEOs using a priori orbital elements. The results indicate that 60–1200 objects per year, with diameters D>0.01 m, can be discovered. Assuming the current NEO discovery rate, approximately 20 objects per year can be tracked post-discovery near the closest approach to Earth. Only a marginally smaller number of tracking opportunities are also possible for the existing EISCAT ultra-high frequency (UHF) system. The mini-moon study, which used a theoretical population model, orbital propagation, and a model for radar scanning, indicates that approximately seven objects per year can be discovered using 8 %–16 % of the total radar time. If all mini-moons had known orbits, approximately 80–160 objects per year could be tracked using a priori orbital elements. The results of this study indicate that it is feasible to perform routine NEO post-discovery tracking observations using both the existing EISCAT UHF radar and the upcoming EISCAT 3D radar. Most detectable objects are within 1 lunar distance (LD) of the radar. Such observations would complement the capabilities of the more powerful planetary radars that typically observe objects further away from Earth. It is also plausible that EISCAT 3D could be used as a novel type of an instrument for NEO discovery, assuming that a sufficiently large amount of radar time can be used. This could be achieved, for example by time-sharing with ionospheric and space-debris-observing modes.

中文翻译：

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使用 EISCAT 3D 对近地物体的雷达可观测性

摘要。由于非常精确的距离和距离速率可测量，雷达观测可用于获得近地天体 (NEO) 的精确轨道要素。这些观测允许对未来的近地天体轨道进行更远的预测，并提供有关近地天体种群特性的更多信息。本研究使用目前正在建设中的 EISCAT 3D 233 MHz 5 MW 高功率大孔径雷达评估近地天体的可观测性。考虑了三种不同的群体，即经过地球的近地天体，其大小分布从火球统计数据中推断出来，用地基光学望远镜探测到的近地天体编目，以及临时捕获的近地天体，即迷你卫星。评估了两种观测方案，即偶然发现通过雷达波束的未知近地天体和使用先验轨道元素对近地天体进行发现后跟踪。结果表明，每年可以发现 60-1200 个直径 D>0.01 m 的物体。假设目前的近地天体发现率，每年大约有 20 个天体可以在发现后在离地球最近的地方进行跟踪。对于现有的 EISCAT 超高频 (UHF) 系统，也只能获得少量的跟踪机会。使用理论种群模型、轨道传播和雷达扫描模型的小型月球研究表明，每年可以使用总雷达时间的 8%–16% 发现大约 7 个物体。如果所有的迷你卫星都有已知的轨道，每年可以使用先验轨道元素跟踪大约 80-160 个物体。这项研究的结果表明，使用现有的 EISCAT UHF 雷达和即将推出的 EISCAT 3D 雷达进行常规近地天体发现后跟踪观测是可行的。大多数可检测物体都在雷达的 1 个月球距离 (LD) 内。这种观测将补充更强大的行星雷达的能力，这些雷达通常观测距离地球更远的物体。假设可以使用足够多的雷达时间，EISCAT 3D 也可以用作一种新型的近地天体发现工具。这可以通过例如与电离层和空间碎片观测模式分时实现。这项研究的结果表明，使用现有的 EISCAT UHF 雷达和即将推出的 EISCAT 3D 雷达进行常规近地天体发现后跟踪观测是可行的。大多数可检测物体都在雷达的 1 个月球距离 (LD) 内。这种观测将补充更强大的行星雷达的能力，这些雷达通常观测距离地球更远的物体。假设可以使用足够多的雷达时间，EISCAT 3D 也可以用作一种新型的近地天体发现工具。这可以通过例如与电离层和空间碎片观测模式分时实现。这项研究的结果表明，使用现有的 EISCAT UHF 雷达和即将推出的 EISCAT 3D 雷达进行常规近地天体发现后跟踪观测是可行的。大多数可检测物体都在雷达的 1 个月球距离 (LD) 内。这种观测将补充更强大的行星雷达的能力，这些雷达通常观测距离地球更远的物体。假设可以使用足够多的雷达时间，EISCAT 3D 也可以用作一种新型的近地天体发现工具。这可以通过例如与电离层和空间碎片观测模式分时实现。大多数可检测物体都在雷达的 1 个月球距离 (LD) 内。这种观测将补充更强大的行星雷达的能力，这些雷达通常观测距离地球更远的物体。假设可以使用足够多的雷达时间，EISCAT 3D 也可以用作一种新型的近地天体发现工具。这可以通过例如与电离层和空间碎片观测模式分时实现。大多数可检测物体都在雷达的 1 个月球距离 (LD) 内。这种观测将补充更强大的行星雷达的能力，这些雷达通常观测距离地球更远的物体。假设可以使用足够多的雷达时间，EISCAT 3D 也可以用作一种新型的近地天体发现工具。这可以通过例如与电离层和空间碎片观测模式分时实现。