Рекордная антенна развернута в космосе: что она сможет увидеть

Спутник NISAR использует отражатель радарной антенны диаметром 12 метров для сбора данных об изменениях поверхности Земли. Миссия сканирует почти все сухопутные и ледяные поверхности планеты дважды каждые 12 дней. Фото: NASA/JPL-Caltech

Семнадцать дней после запуска NISAR с юго-востока Индии ключевой научный инструмент успешно развернулся на орбите.

Отражатель антенны диаметром 12 метров, напоминающий барабан, был успешно раскрыт на спутнике NISAR (NASA-ISRO Synthetic Aperture Radar) — совместной миссии NASA и Индийской организации космических исследований (ISRO). До этого отражатель был сложен, как зонтик, пока 9-метровая стрела, поддерживающая его, не была развернута и зафиксирована.

Запущенный ISRO 30 июля с космического центра Сатиш Дхаван на юго-восточном побережье Индии, NISAR будет отслеживать движение ледяных щитов и ледников, деформацию земной поверхности из-за землетрясений, извержений вулканов и оползней, а также изменения в лесных и водно-болотных экосистемах с точностью до долей дюйма. Он также поможет специалистам в таких областях, как реагирование на стихийные бедствия, мониторинг инфраструктуры и сельское хозяйство.

«Успешное развертывание отражателя NISAR — важный этап в возможностях спутника», — заявила Карен Сен-Жермен, директор отдела наук о Земле в штаб-квартире NASA в Вашингтоне. «От инновационных технологий до исследований и моделирования — данные, которые соберет NISAR, окажут значительное влияние на то, как мировое сообщество и заинтересованные стороны улучшают инфраструктуру, готовятся к стихийным бедствиям и восстанавливаются после них, а также поддерживают продовольственную безопасность».

Миссия оснащена самыми совершенными радарными системами, когда-либо запускавшимися в рамках программы NASA. Впервые спутник объединяет две системы синтезированной апертурной радиолокации (SAR): L-диапазонную, способную «видеть» сквозь облака и лесной покров, и S-диапазонную, которая также проникает сквозь облака, но более чувствительна к легкой растительности и влаге в снегу. Отражатель играет ключевую роль для обеих систем, поэтому его успешное развертывание стало важной вехой.

«Это самый большой отражатель антенны, когда-либо развернутый для миссии NASA, и, конечно, мы с нетерпением ждали успешного завершения этого процесса. Это критически важная часть научной миссии NISAR, на проектирование, разработку и тестирование которой ушли годы», — отметил Фил Барела, руководитель проекта NISAR в Лаборатории реактивного движения NASA в Южной Калифорнии. «Теперь, после запуска, мы сосредоточены на настройке системы, чтобы начать получать революционные научные данные к концу осени этого года».

Как работает «раскрытие» антенны

Отражатель весом 64 кг состоит из цилиндрического каркаса из 123 композитных стержней и позолоченной проволочной сетки. 9 августа стрела спутника, которая до этого была сложена близко к корпусу, начала раскладываться по одному сегменту, пока полностью не развернулась примерно через четыре дня. Отражатель закреплен на конце стрелы.

15 августа были активированы небольшие взрывные болты, удерживавшие отражатель, что позволило антенне начать процесс «раскрытия» — освобождения натяжения, накопленного в гибком каркасе, пока он был сложен, как зонтик. Затем с помощью двигателей и тросов антенна была зафиксирована в окончательном положении.

Для съемки поверхности Земли с разрешением около 10 метров на пиксель отражатель был спроектирован с диаметром, сопоставимым с длиной школьного автобуса. Используя SAR-обработку, отражатель NISAR имитирует традиционную радарную антенну, которая для L-диапазонного инструмента миссии должна была бы быть длиной 19 км, чтобы достичь такого же разрешения.

«Синтезированная апертурная радиолокация работает по принципу объектива камеры, который фокусирует свет для создания четкого изображения. Размер объектива, называемый апертурой, определяет резкость изображения», — объяснил Пол Розен, научный руководитель проекта NISAR в JPL. «Без SAR космические радары могли бы собирать данные, но их разрешение было бы слишком грубым для практического использования. С SAR NISAR сможет создавать изображения высокого разрешения. Используя специальные интерферометрические методы, сравнивающие снимки во времени, исследователи смогут создавать 3D-фильмы о изменениях на поверхности Земли».

Спутник NISAR стал кульминацией десятилетий разработки космических радаров в JPL. Начиная с 1970-х, лаборатория управляла первым спутником SAR для наблюдения за Землей, Seasat (запущен в 1978 году), а также Magellan, который в 1990-х использовал SAR для картографирования поверхности Венеры, скрытой облаками.

Подробнее о NISAR

Миссия NISAR — результат многолетнего технического и программного сотрудничества NASA и ISRO. Успешный запуск и развертывание спутника основаны на долгой истории сотрудничества США и Индии в космосе. Данные, полученные двумя радарными системами NISAR (одна от NASA, другая от ISRO), станут доказательством того, чего можно достичь, когда страны объединяются вокруг общей цели инноваций и открытий.

Центр космических приложений ISRO предоставил S-диапазонную SAR-систему, а Космический центр У. Р. Рао — платформу спутника. Запуск был осуществлен с космодрома Сатиш Дхаван. После старта ключевые операции, включая развертывание стрелы и отражателя, выполняются и контролируются глобальной сетью наземных станций ISRO.

Лаборатория JPL, управляемая Калифорнийским технологическим институтом, отвечает за американскую часть проекта. Помимо L-диапазонной SAR, отражателя и стрелы, JPL также предоставила высокоскоростную систему передачи научных данных, твердотельный накопитель и подсистему обработки данных. Центр космических полетов NASA имени Годдарда в Мэриленде управляет сетью Near Space Network, которая принимает L-диапазонные данные NISAR.

Источники: sciencedaily.com, NASA's Jet Propulsion Laboratory