Космическим средствам разведки придают все большее значение и военные, и гражданские специалисты. Применение на борту космического аппарата РЛС с синтезированной апертурой расширяет возможности разведывательных средств, обеспечивая высокоточное наблюдение за действиями вероятного противника, создание подробных карт местности, уточнение традиционных карт и т.д. Большой интерес вызывают два проекта Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства США (НАСА), которые используют РЛС с синтезированной апертурой, размещаемые на космических аппаратах.
В течение многих лет основными датчиками, устанавливаемыми на космических аппаратах (КА), были датчики оптического диапазона, непосредственно обеспечивающие изображение объектов, которое не требует дальнейшей обработки. Однако возможности этих датчиков ограничены условиями освещенности просматриваемой территории, и сегодня все большее внимание военных и гражданских специалистов привлекают датчики СВЧ-диапазона, работающие на частотах от нескольких гигагерц до десятков гигагерц. На борту КА могут быть установлены как пассивные системы, принимающие излучение от находящихся на земле объектов, так и активные радиолокационные системы. Более высокие результаты можно получить при использовании РЛС с синтезированием апертуры (РСА).
| Рис. 16.11. Принцип работы РСА, расположенной на КА |
Отличительное свойство правильно спроектированной РСА – ее гибкость, которая обеспечивает большое число рабочих режимов. Так, например, для детального обследования можно получить высокую разрешающую способность, сузив ширину радиолокационного луча на земле до нескольких километров, в то время как для панорамного обзора достаточно использовать более широкий луч и меньшую разрешающую способность. Кроме того, существует возможность повысить разрешающую способность путем сканирования лучом так, чтобы он оставался на выбранной цели во время прохождения над ней КА. Такой режим получил название "прожектор".
Глобальная и региональная базы высокоточных данных, полученных при помощи РСА, могут быть использованы в гражданских целях для формирования подробных карт местности и уточнения традиционных карт, а также для получения трехмерных рельефных изображений местности. Военные ведомства используют данные РСА для оценки боевых возможностей вероятного противника, а станция может производить автоматический анализ этих данных за определенный промежуток времени в заданном регионе, что позволяет оценить изменение ситуации. Применение РСА имеет большое значение в период военных конфликтов, так как она позволяет производить высокоточное наблюдение за аэродромами, дорогами и другими стратегически важными объектами и своевременно обнаруживать наращивание военных сил. С помощью РСА можно также обнаружить перемещение морских судов. Несмотря на то, что изображение, формируемое РСА, в отличие от оптического изображения требует определенной расшифровки, во многих случаях оно дает более достоверную картину
Так, при соответствующем выборе частоты излучения РСА (в нижней части спектра) возможно проникновение сигнала сквозь листву деревьев и другую растительность, что позволяет обнаруживать замаскированные цели. Оптическими датчиками обнаружить такие объекты невозможно. РСА обеспечивает выполнение многих задач, не доступных для оптических датчиков, например обнаружение кильватера корабля, изменения структуры почвы, которое может свидетельствовать о наличии мин или систем противотанковой защиты, присутствия военной техники в пустыне.
Разработка РЛС с синтезированной апертурой космического базирования включена в два перспективных проекта НАСА по изучению земной поверхности:
–проект SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) направлен на разработку РСА, размещаемой на КА "Шаттл", назначение которой – формирование глобальной цифровой карты возвышенностей в 2000 г. Наряду с НАСА проект финансируется Национальным агентством картографии США;
–проект lightSAR предусматривает создание РСА космического базирования по новейшим технологиям, позволяющим снизить массу аппаратуры и стоимость жизненного цикла. Информация, собираемая РСА, будет использована учеными и в промышленности. Программа работ рассчитана на 3 – 5 лет. Финансирование проекта – из средств НАСА и промышленных предприятий.
Немного детальнее о проектеSRTM.
| Рис. 16.12. Интерферометрическое оборудование для КА типа «Шатл» |
В качестве базовой конструкции РСА космического базирования выбрана РЛС SIR-C/X SAR, работающая в трех частотных диапазонах – L (390-1550 МГц), С (3,9 – 6,2 ГГц) и X (5,2 – 10,9 ГГц). Эта станция дважды в 1994 г. успешно прошла полет в составе аппаратуры космического корабля Endeavour. Проведенные с ее использованием эксперименты подтвердили возможность применения интерферометрических методов для картографирования местности.
При работе в режиме интерференционных измерений РЛС С-диапазона имеет следующие номинальные характеристики (табл. 16.1).
Таблица 16.1
Основные характеристики системы SRTM
| Частота | 3,9 – 6,2 ГГц |
| Поляризация | горизонтальная или вертикальная |
| Ширина всей просматриваемой зоны | 218 км |
| Число одновременно сканирующих лучей | два (для каждой поляризации) |
| Пространственная разрешающая способность | 30 м |
| Ширина полосы | 10 МГц |
| Коэффициент шума системы | –35 дБ |
| Излучаемая мощность | 1200 Вт (на каждую поляризацию) |
| Размеры основной антенны | 0,74 х 12 м |
| Размеры вынесенной антенны | 0,74 х 8 м |
| База интерферометра | 62 м при отклонении от вертикали 45О |
| Длительность излучаемого импульса | 34 мкс |
| Скорость передачи данных (при четырех объединенных каналах) | 180 Мбит/с |
| Конечная разрешающая способность | 30 х 30 м |
Для проведения экспериментов по проектуSRTM аппаратура РЛС SIR-C/X SAR практически останется без изменений, добавится лишь аппаратура для проведения ин-терферометрических измерений. Станция будет работать в С- и Х – диапазонах, и на выносной мачте установят две приемные антенны. Мачта изготавливается из графитовой эпоксидной смолы, на концах ее закрепляются металлические наконечники. Такая конструкция в развернутом состоянии, при котором ее длина доходит до 60 м, обладает высокой жесткостью и механической прочностью. В сложенном состоянии размеры мачты составляют 1,4 х 3 м.
| Рис. 16.13. Общий вид РСА lightSAR Х-диапазона |
Как отмечают специалисты, проект SRTM явится первым, в котором для интерферометрических измерений будет использована выносная антенна. Ожидается, что этот метод обеспечит высокую точность измерений и позволит сформировать топографическую карту земного шара с высокой точностью.