Прикладные вопросы дистанционного зондирования, страница 2

b)  Чувствительность к воде. Молекула воды сильно поляризована и имеет высокую диэлектрическую проницаемость (около 80) в нижней части СВЧ-спектра. Это означает, что отражательная способность воды очень высока, а излучательная - весьма мала. При увеличении содержания воды в почве с шероховатой поверхностью или в растительности, радиолокатор  обнаруживает возрастание  обратного рассеяния.  Для радиометра увеличение содержания воды в почве и покровах означает уменьшение яркостной температуры. Диэлектрическая постоянная льда, а значит, отражательная и излучательная способности, сильно зависят от степени его солёности. Это значит, что радиолокаторы и радиометры СВЧ-диапазона не только могут использоваться для картографирования льда, но и способны различать однолетние и многолетние льды в полярных районах.

С ростом частоты до 22 ГГц и выше вода проявляется в другой форме - вращательном поглощении и излучении радиоволн молекулами атмосферного водяного пара и кислорода. Вследствие сильной связи водяного пара с температурой появляется возможность определения высотных профилей температуры в атмосфере, что и было осуществлено прибором NEMS со спутника Nimbus-5.

c)  Независимость от облачного покрова и положения Солнца. Радиолокаторы типа PCА спутника Seasat дали возможность получения изображений поверхности с высоким разрешением независимо от облачного покрова в любое время суток. Это важно для таких приложений, как   океанографический   мониторинг,    поскольку   наблюдение   и прогнозирование ветров в океане обычно осуществляется в покрытых облаками штормовых ячейках или вблизи от них.

Это также важно для картирования районов, круглый год покрытых облаками, например, джунглей Бразилии.

Для получения постоянного освещения съёмка земной поверхности (бортовыми приборами дистанционного зондирования оптического диапазона спутников Landsat) обычно производится при постоянном угле Солнца. Это означает необходимость использования солнечно-синхронных орбит. В случае радиолокаторов эта необходимость отпадает, так как они сами освещают поверхность. Независимость от положения Солнца дает возможность вывода спутников на самые различные по высоте орбиты.

§ 2. РАДИОЛОКАЦИЯ КОСМИЧЕСКОГО БАЗИРОВАНИЯ

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.