Большие антенны лучше, по крайней мере, по мнению исследователей, интересующихся геопространственным мониторингом. Это потому, что более высокое разрешение в приложениях мониторинга требует больших апертур. Так что представьте себе волнение в сообществе дистанционного зондирования, когда исследователь из Leidos, правительственной консалтинговой фирмы, разработал идею, которая значительно увеличила эффективный размер апертуры системы дистанционного радиочастотного мониторинга, просто привязав вращающуюся антенну к плоской «разреженной» решетке. Именно это и сделал доктор Джон Кендра, и это принесло ему не только два гранта Института передовых концепций NASA (NIAC) на продвижение технологии, но и награду за доклад на технической конференции по дистанционному зондированию. Другими словами, при правильной реализации технология синтеза расширенных решеток вращательного движения (R-MXAS) может стать переломным моментом в приложениях дистанционного зондирования.
Чтобы понять, почему, лучше всего понять основную концепцию радара с синтезированной апертурой (SAR). В системе SAR собираются несколько изображений одной области, когда датчик проходит мимо этой области. Затем эти изображения объединяются с помощью специально разработанного алгоритма для создания единой композиции изображения. Эти изображения могут видеть сквозь облака и обычно используются в дистанционном зондировании, особенно в приложениях наземного мониторинга, таких как отслеживание уровня океана.
R-MXAS — это реализация радиометра с синтезированной апертурой (SAIR), который объединяет аспект движения типичной системы SAR и объединяет данные как минимум с трех отдельных антенн. Одна антенна — это большая 2-мерная плоскость, которая на самом деле является 1-мерной «разреженной» антенной. Две антенны прикреплены к каждому концу троса, который вращается под прямым углом к плоской плоскости.
Авторство – YouTube-канал Скотта Мэнли
Данные с этих антенн собираются и объединяются в специализированном алгоритме обработки сигналов, некоторые из которых будут происходить на спутнике дистанционного зондирования, в то время как некоторые должны будут происходить на земле. Эти алгоритмы обработки сигналов эффективно создают площадь апертуры, намного большую, чем сумма физических компонентов, ее составляющих, а это именно то, что ищут энтузиасты дистанционного зондирования.
Одним из конкретных применений этой технологии является мониторинг влажности почвы. В настоящее время существует миссия, известная как миссия Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS), которую запускает ESA. Она отлично справляется с мониторингом общего содержания влаги в почве с разрешением около 35 км на «пиксель». Но она делает это с низкой околоземной орбиты, что означает, что она может обновлять эти оценки только раз в несколько дней. Такая скорость обновления разочаровывает конечных клиентов данных, которые хотели бы видеть более быстрое время цикла и более высокое разрешение, чтобы обеспечить более конкретную адаптацию ответов к условиям на земле.
R-MXAS может помочь с обоими этими желаниями. Во-первых, согласно расчетам доктора Кендры, он может отображать то же самое разрешение 35 км с геостационарной орбиты, что позволяет ему одновременно и непрерывно контролировать все полушарие. Хотя этот конкретный окончательный отчет не углублялся в детали того, как R-MXAS может улучшить разрешение до 5-10 км вместо 35 км, идея рассматривается, по крайней мере в теории, чтобы показать, что та же конфигурация с несколькими антеннами может использоваться как фазированная решетка с высоким коэффициентом усиления для еще большего увеличения разрешения.
Кредит – Джон Кендра
Учитывая новизну идеи и восторженное принятие другими исследователями в сообществе дистанционного зондирования, R-MXAS стал одним из удачливых проектов, отобранных для получения гранта NIAC Phase II в 2019 году, сразу после его первоначального гранта Phase I в 2018 году. Краткий поиск показывает, что самая последняя статья датируется 2021 годом, и никаких дальнейших принятых планов или миссий, реализующих эту концепцию, не обнаружено, но, похоже, где-то проект это сделает. Учитывая широкий спектр вариантов использования такой технологии, как R-MXAS, еще предстоит выяснить, каким может быть этот вариант использования.
Узнать больше:
Джон Кендра – Синтез расширенной вращательно-движущейся матрицы (R-MXAS) ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЙ ОТЧЕТ
UT – Вокруг Земли облако космического мусора. Вот как мы могли бы получить более четкую картину
UT – Как один атомный датчик может помочь отслеживать ледники Земли
UT – Астробиологи обнаружили признаки жизни на расстоянии. Не слишком радуйтесь, но это было с вертолетом здесь, на Земле
Главное изображение:
Художественное представление системы R-MXAS.
Кредит – Джон Кендра
