Радиофизические методы дистанционного зондирования земли, страница 3

Радиолокатор с синтезированной апертурой спутника Seasat был первым прибором, обеспечившим высокое разрешение на радиолокационных изображениях земной поверхности, получаемых из космоса. Он работал на одной длине волны (23 см) с НН-поляризацией (излучение и приём на горизонтальной поляризации) и имел фиксированный угол наблюдения 20° от надира. Следующим РСА для дистанционного зондирования был локатор SIR-A, установленный на борту космического корабля многоразового использования Columbia (второй полет по программе Shuttle), который 12 ноября 1981 г. был выведен на орбиту с наклоном 28.5°. Прибор SIR-А, как и РСА спутника Seasat, работал в L-диапазоне с НН-поляризацией, но имел фиксированный угол наблюдения (47°). Локатор SIR-B, выведенный на орбиту кораблем Challenger в октябре 1984 г. (17-й полет по программе Shuttle), также работал в L-диапазоне с НН-поляризацией, но его антенна могла поворачиваться, меняя угол наблюдения. Кроме того, в отличие от локатора SIR-A, запись и обработка данных в котором проводилась оптическим методом, прибор SIR-B имел средства цифровой регистрации и обработки изображений.

В октябре 1984 г. был осуществлен запуск космического корабля многоразового использования Challenger, на борту которого был установлен радиолокатор с синтезированной апертурой (РСА) типа SIR-B (Shuttle Imaging Radar-B), работающий на частоте 1.275 ГГц. В течение 10 дней полета прибор давал радиолокационные изображения земной поверхности с высоким разрешением. РСА имел возможность наблюдения под различными углами, давая стереопары радиолокационных изображений отдельных участков поверхности. Полученные таким образом трёхмерные изображения и построенные по ним карты рельефа позволили интерпретировать морфологические особенности этих участков. Тремя годами раньше на космическом корабле многоразового использования Columbia был проведен эксперимент с аппаратурой для наблюдения Земли, в составе которой использовался РСА типа SIR-А, аналогичный прибору SIR-B, но имевший постоянный (47°) угол освещения земной поверхности. Одна из полос зондирования проходила через пустынную зону южного Египта и северного Судана. На полученных изображениях были видны обширные высохшие русла рек, находящиеся под песками Сахары, и ранее неизвестные подповерхностные особенности рельефа. Последующие исследования подтвердили, что радиоволны проникали сквозь поверхностные слои очень сухих эоловых песков толщиной порядка 1 метра, выявляя особенности рельефа скрытого четвертичного аллювиального бассейна.

В 1978 г. был запущен полярно-орбитальный спутник Seasat НАСА, на борту которого кроме РСА были установлены 14 ГГц радиолокационный скаттерометр и другие приборы дистанционного зондирования. Двух-лучевой скаттерометр позволял облучать поверхность с двух азимутальных направлений. Эксперимент на спутнике Seasat показал, что бортовой СВЧ-датчик такого типа даёт возможность с высокой точностью измерять скорость и направление ветра над поверхностью океана. Чувствительность скаттерометра, работающего на длине волны 2 см, к ветру над поверхностью воды обусловлена брэгговским обратным рассеянием радиоволн сантиметровыми морскими волнами, т.е. резким усилением обратного рассеяния теми морскими поверхностными волнами, которые движутся параллельно лучу локатора и вдвое длиннее горизонтальной проекции его длины волны. Возможность регулярных измерений морского ветра в глобальном масштабе крайне важна в климатологии как для предсказания штормов, так и для решения других проблем физической океанографии.

Среди снимков, полученных РСА спутника Seasat 20 августа 1978 г., был снимок одного из сельскохозяйственных районов вблизи г. Сидар-Рапидс, шт. Айова, выполненный сразу после летнего ливня, в результате которого выпало около 25 мм осадков. Это радиолокационное изображение продемонстрировало высокую чувствительность приборов СВЧ-диапазона к почвенной влаге, подтвердив полученные ранее результаты наземных и самолётных пассивных и активных измерений.