Радиофизические методы дистанционного зондирования земли, страница 2

Для радиолокационного зондирования из космоса применяются три типа радиолокаторов: радиолокаторы с синтезированной апертурой (PCА), скаттерометры и альтиметры. Орбитальная станция Skylab и спутник Seasat были первыми космическими аппаратами, оснащенными для зондирования Земли несколькими типами радиолокаторов в сочетании с СВЧ-радиометрами (см. табл. 1). Станция Skylab, которая работала по программе НАСА с мая 1973 г. по февраль 1974 г., имела на борту комбинированный прибор S-193, состоявший из СВЧ-радиометра, скаттерометра и альтиметра, работавших на частоте 13.9 ГГц, а также радиометр L-диапазона типа S-194. Автоматический спутник Seasat, запущенный на околополярную орбиту в июне 1978 г., был оборудован несколькими приборами СВЧ-диапазона, предназначенными для наблюдения океана: 1) РСА L-диапазона с углом наблюдения 20°, полосой обзора 100 км и пространственным разрешением 25 м; 2) скаттерометром типа SASS, представляющим собой двухлучевой локатор, который зондировал поверхность на частоте 13.9 ГГц с двух азимутальных направлений для измерения морского ветрового волнения; 3) 13.5 ГГц альтиметром, который позволял определять высоту полета с точностью лучше 10 см и эффективную высоту морских волн с точностью ±50 см. Кроме того, спутник имел на борту радиометры видимого, ИК- и СВЧ-диапазонов. Скаттерометр SASS был включен в состав аппаратуры этого спутника потому, что, как показали предшествующие эксперименты с самолётными скаттерометрами, проведенные Научно-исследовательской лабораторией ВМС и Космическим центром им. Джонсона (НАСА), коэффициент обратного рассеяния морской поверхности пропорционален скорости ветра. Действительно, данные, собранные за три месяца работы спутника Seasat, подтвердили чувствительность обратного рассеяния сантиметровых радиоволн к ветровым капиллярным морским волнам.

Радиометрические измерения в СВЧ-диапазоне из космоса начались с исследований излучения планет. Например, во время пролета станции Mariner-2 около Венеры в декабре 1962 г. установленный на её борту СВЧ-радиометр с рабочими частотами 15.8 и 22.2 ГГц сделал три скана по планетному диску. При этом подтвердилось предположение о высокой температуре поверхности Венеры и обнаружилось, что интенсивность радиоизлучения диска планеты уменьшается по мере приближения к его краям. Однако радиометрические наблюдения Земли в СВЧ-диапазоне не проводились до запуска в 1968 г. российского спутника "Космос-243". Установленный на спутнике несканирующий, смотрящий в надир четырёхканальный радиометр использовался для оценок содержания водяного пара и жидкокапельной воды в атмосфере, ледового покрова и температуры морской поверхности. За этим экспериментом последовал ряд полетов российских и американских спутников, на борту которых устанавливались все более сложные СВЧ-радиометры. Запущенный в 1972 г. спутник Nimbus-5 имел на борту два СВЧ-радиометра: СВЧ-радиометр с электронным сканированием (ESMR), работающий на частоте 19.3 ГГц и получающий изображения для измерения интенсивности дождей и характеристик морского льда, и СВЧ-спектрометр (NEMS) - пятичастотный направленный в надир радиометр для измерения профилей температуры в атмосфере, содержания водяного пара и жидкокапельной воды. Запущенный в июне 1975 г. спутник Nimbus-б имел в составе бортовой аппаратуры сканирующий СВЧ-радиометр-спектрометр (SCAMS). Как и радиометр NEMS, он использовался для определения профилей температуры в атмосфере, а также содержания водяного пара и жидкокапельной воды над поверхностью океанов. Пятиканальный сканирующий СВЧ-радиометр (SMMR), входивший в состав аппаратуры спутников Nimbus-7 и Seasat, по сравнению с прибором NEMS давал дополнительные возможности, включая измерение температуры морской поверхности и скорости ветра.