Тропические циклоны в Атлантике называют ураганами, в Тихом океане – тайфунами, на юге Индийского океана – орканами, у берегов Австралии – вилли-вилли. Тропический циклон – это явления планетарного характера. В этом природном явлении отражаются не только фундаментальные проблемы мирового научного сообщества, связанные с исследованием климатической системы Земли, анализом и прогнозом климатических изменений в широком диапазоне пространственно-временных масштабов, но и многочисленные очень важные социальные, гуманитарные и экономические аспекты.
Энергия, которая затрачивается на испарение воды в экваториальных районах, мы называем эти районы «материнским полем», и с помощью тропических циклонов (ТЦ) переносится в средние и более высокие широты высвобождается, принося влагу и тепло. Энергия среднего ТЦ, сравнима с энергией 50 000 ядерных боезарядов мощностью 30 килотонн.
Космический эксперимент «Конвергенция» направлен на исследование основ зарождения и эволюции крупномасштабных кризисных атмосферных процессов типа тайфунов и тропических циклонов как одних из основных элементов в формировании глобального массо- и влагообмена в системе океан-атмосфера с помощью микроволновых средств дистанционного зондирования, и определение энергетических, пространственных и временных характеристик вспышек молний и зон грозовой активности.
Исследования атмосферы Земли, предпринятые за последние десятилетия, показывают, что атмосферный водяной пар оказывает определяющее влияние на радиационный баланс Земли и является основным переносчиком энергии в глобальной атмосфере. Все современные модели формирования погоды и прогноза климата опираются, так или иначе, на температурно-влажностные данные, которые необходимо предоставлять в глобальных масштабах и в нижних слоях тропосферы и с малым периодом обновления. Климатическая система Земли, рассматриваемой в планетарном масштабе, характеризуется, однако, определенной асимметрией между северным и южным полушариями. Так, данные наблюдений и модельные расчеты показывают, что северное полушарие в среднем на несколько градусов теплее южного (Рисунок 1).
Большая совокупность факторов, относительный вклад которых может меняться во времени, привлекается к объяснению этой асимметрии: особенности орбиты и наклона оси Земли, неравномерность распределения суши и различия в альбедо поверхности, океанические течения и т.д. Существенную роль в меридиональном переносе тепла играет атмосфера. На фоне общей, в первом приближении квази-симметричной структуры циркуляции, наблюдаются процессы, заметно нарушающие эту симметрию. Так, согласно некоторым данным, в северном полушарии общее количество атмосферных осадков превышает испарение влаги с поверхности Земли, а в южном – наоборот. Для поддержания баланса необходимо, чтобы через экватор ежегодно проходило около 1,647•1016 кг водяного пара, что соответствует потоку скрытого тепла около 1,2 ПВт (Рисунок 2).
Изменения структуры и интенсивности глобальной атмосферной циркуляции являются одними из важнейших индикаторов вариаций климата Земли. Исследования последних 15 лет выявили новую тенденцию «расширения тропиков», связываемую с текущими климатическими изменениями. Эта тенденция заключается в смещении границ внутритропической зоны конвергенции и ассоциированных с ней струйных потоках к полюсам в обоих полушариях. Она устойчиво выявляется в ряде работ, привлекающих к анализу большие массивы дистанционных данных. Оценки скорости расширения тропиков имеют существенный разброс (от 0,3° до 3,1° за декаду) в зависимости от критериев (динамических либо градиентных по некоторым геофизическим параметрам атмосферы), типа использованных дистанционных данных и методик обработки. В настоящее время представляется наиболее правдоподобной величина в 1,0° – 1,5° за декаду.
Процесс «расширения тропиков» в свою очередь способен вызвать дальнейшие климатические изменения, существенно влияющие на состояние глобальных экосистем Земли. Изменения меридионального распределения средних зональных ветров, сдвиг ветров западного переноса к высоким широтам вызовет опустынивание засушливых территорий Африканского и Американских континентов. Изменению подвергнутся и другие экосистемы, вплоть до полярных широт, в частности, вследствие смещения характерных траекторий внетропических циклонов, а также более глубокого и частого проникновения в высокие широты тропических циклонов. Последняя тенденция отмечается уже сейчас. Так, средняя широта максимальной интенсивности тропических циклонов за последнее десятилетие сместилась в полярном направлении в обоих полушариях и достигла 30° широты.
Конкретные физические механизмы «расширения тропиков» остаются предметом дискуссий и широкомасштабных исследований. Следует отметить, что численные эксперименты с климатическими моделями пока не способны адекватно воспроизвести этот процесс. Лишь некоторые из них показывают расширение тропиков со скоростью, не превышающей 0,7° за декаду, а в ряде случаев моделирование дало обратный процесс «сжатия тропиков», не подтверждающийся никакими данными наблюдений. Поэтому чрезвычайно актуальны работы, развивающие новые подходы к анализу структуры и эволюции глобальной циркуляции атмосферы на основе дистанционных данных.
Одним из таких перспективных подходов, является спутниковое радиотепловидение. Этот подход позволяет осуществлять анализ динамических свойств, а также характеристик массо- и энергообмена в атмосфере Земли на основе данных спутникового радиотеплового мониторинга системы океан-атмосфера. Выполненный к настоящему моменту анализ 15 лет (2003 – 2017 гг.) непрерывных спутниковых измерений позволил успешно восстановить ряд качественных и количественных характеристик атмосферной циркуляции. Чётко выявлена зональная структура циркуляции, получены типичные значения широтных распределений скоростей адвекции (восточный перенос в тропиках, западный перенос в высоких широтах, с хорошим соответствием положений и величин максимумов зональной адвекции известным из литературы данным), положения и сезонные миграции границ ячеек Хэдли, среднее положение термического экватора над Мировым океаном (около 5° северной широты), средний положительный перенос скрытого тепла из южного полушария в северное, суточные и годичные осцилляции меридиональных и зональных потоков скрытого тепла.
Предварительный анализ более детальных расчетов потоков скрытого тепла через частую сетку широтных границ выявляет признаки расширения внутритропической зоны конвергенции и некоторого ослабления циркуляции в ячейках Хэдли по сравнению с состоянием на середину прошлого века. Эти выводы хорошо согласуются с результатами современных исследований взаимосвязи климатических изменений и структуры общей атмосферной циркуляции, описанными выше.
Крайне актуальным направлением дальнейшего развития подхода спутникового радиотепловидения является разработка и реализация инструментов динамического анализа трехмерной структуры атмосферы с максимально возможной пространственно-временной детализацией.
В настоящее время, этому мешают, как минимум, два фактора. Во-первых, это отсутствие отечественных спутниковых систем дистанционного зондирования для проведения пассивных радиополяриметрических измерений и, как следствие, существенная информационная зависимость от наших зарубежных коллег, проявляющаяся как в отсутствии гарантий на получении систематической, достоверной и актуальной информации об атмосферных процессах и явлениях, так и в невозможности корректировки программ проведения исследований и состава измерительного оборудования. Второй существенной проблемой является доказанная малая чувствительность зарубежных измерительных систем к вариациям концентрации водяного пара в нижних, околоземных слоях тропосферы, что не позволяет говорить о достоверном восстановлении высотного распределения этого параметра. Идеологически, космический эксперимент "Конвергенция" запланирован как решение обеих этих проблем.
В рамках КЭ «Конвергенция» планируется проводить восстановление профилей температуры в тропосфере на 6 высотных уровнях и влажности - на 8 уровнях, с разрешением по поверхности в 10 километров. Для определения состава проектируемого комплекса и характеристик аппаратуры, которая позволила бы решить данную задачу, было проведено исследование существующих подходов и моделирование излучения системы океан-атмосфера принимаемое на спутнике.
Для влажностного зондирования атмосферы, традиционный набор частотных каналов, который используется в настоящее время (166,3; 183,31±7; 183,31±4,5; 183,31±3; 183,31±1,8; 183,31±1; 183,31±0,3 ГГц), будет дополнен измерениями в полосе поглощения водяного пара с центром 22,235 ГГц. В результате моделирования было продемонстрировано, что введение набора из трёх дифференциальных каналов, позволит улучшить качество восстановления профиля влажности в нижних атмосферных слоях (0 – 4 км), которые несут основной запас водяного пара.
Традиционно, для температурного зондирования используется полоса частот с центром 60 ГГц. Её особенность заключается в наличии внутри неё множества отдельных линий поглощения различной ширины и интенсивности. В ходе моделирования были определены 6 частотных каналов, которые имеют хорошую чувствительность и высотную избирательность к температуре атмосферы в диапазоне высот от 0 до 16 км. Выбраны следующие частоты: 52800; 53596±115; 54400; 54940; 55500; 57290,344 МГц.
Таким образом, успешная реализация проекта «Конвергенция» в части восстановления высотных профилей температуры и влажности атмосферы станет мощным толчком к развитию подхода спутникового радиотепловидения, а это, в свою очередь, может заложить основу для решения целого ряда научных направлений, таких как:
- Исследование крупномасштабных и мезомасштабных процессов переноса скрытого тепла из тропической зоны в средние и высокие широты как основной компоненты в поддержании квазиравновесного состояния в климатической глобальной системе океан-атмосфера.
- Исследование инверсионных профилей термических свойств земной атмосферы и содержания водяного пара и пространственно-временных характеристик как элемента обратной связи при эволюции кризисных состояний земной атмосферы.
- Исследование роли дивергентных и конвергентных потоков скрытого тепла при генезисе мезомасштабных кризисных состояний в атмосфере Земли (индивидуальные тропические циклоны, зоны региональных тропических циклогенезов, среднеширотный штормовой циклогенез).
- Восстановление профилей температуры и влажности атмосферы, соответственно с погрешностью не более 3 К и 20%.
- Определение температуры поверхности океана с абсолютной точностью не хуже 1 К.
- Измерение скорости приповерхностного ветра с точностью не хуже 2 м/с по величине и 20° по направлению.
- Определение интегральной влажности атмосферы с относительной погрешностью не более 10 %.
- Определение интегрального водозапаса облаков на интервале 0…0,5 кг/м² с абсолютной погрешностью не более 0,05 кг/м² и в интервале 0,5…2 кг/м² с относительной погрешностью не более 10 %
- Определение интенсивности осадков в интервале 0 — 5 мм/ч с абсолютной погрешностью не выше 0,7 мм/ч и в интервале 5…20 мм/ч с относительной погрешностью не более 15 %.
Важной частью научной программы КЭ «Конвергенция» является изучение молний. В то время как регистрация молниевых разрядов «земля-облако» достаточно эффективно производится наземными средствами, чувствительность этих средств к разрядам «облако-облако» существенно меньше, и поэтому построение достаточно полной картины глобальной молниевой активности стало возможным лишь с началом наблюдений из космоса.
Первые подробные карты молниевой активности в ночное и дневное время были получены в эксперименте OTD, реализованном в 1995 г. на спутнике и успешно проработавшему до марта 2000 г. Благодаря значительному наклонению орбиты – 70 градусов, и высоте 740 км удалось получить усредненные карты молниевой активности между 75 градусом южной и северной широты с пространственным разрешением 0.5 градуса. Разработанный на основе OTD эксперимент LIS был запущен в 1997 в рамках миссии NASATRMM и успешно проработал до 2015. На основе данных эксперимента были получены детальные карты молниевой активности, а также подробно изучены ее суточные и сезонные вариации. Однако в связи с меньшим наклонением орбиты миссии TRMM (34 градуса), данные с эксперимента LIS ограничиваются зоной тропиков. В связи с этим, важной задачей научной программы является получение данных для более высоких широт, прежде всего, территории РФ, что окажется возможным благодаря большему наклонению орбиты МКС (51,6 градуса).
Анализ карт распределения молниевой активности в тропиках показал, что на фоне глобального распределения в различных географических регионах существуют локальные области, в которых частота разрядов существенно превышает средние для данного региона значения. Значительный интерес представляет выявление подобных областей в умеренных широтах, исследование связи этих областей с локальными климатическими условиям.
Анализ данных эксперимента LIS позволил детально исследовать характеристики молниевых разрядов, географические и временные распределениях этих характеристик в тропической зоне. Речь идет, прежде всего, об энергетике молний (оцениваемой по интегральной интенсивности эмиссионной линии атомарного кислорода 777.4 нм), продолжительности разряда, количестве индивидуальных вспышек на разряд и общей пространственной протяженности. Установлены существенные различия между усредненными характеристиками молниевых разрядов, происходящими над поверхностью океана, над сушей и над береговой линией, а также локальные различия. В то же время, данные полученные для умеренных широт в эксперименте OTDменьшей статистической достоверностью как в связи с меньшей продолжительностью данного эксперимента, так и в связи с меньшей частотой молниевых разрядов в умеренных широтах. Измерения, проведенные в КЭ «Конвергенция» позволят получить необходимые данные о характеристиках молниевых разрядов для умеренных широт. Важной задачей является оценка соотношения количества разрядов «земля-облако» и «облако-облако», а также внутриоблачных разрядов на основе как координированных наблюдений с наземными станциями локализации молний WWLLN, так и статистического анализа самих наблюдений.
Благодаря данным, полученным в эксперименте LIS в период с 2003 по 2012 гг были выявлены длительные тренды в характеристиках активности над территорией США. Были проанализированы социально-экономические последствия грозовой активности, такие как частота техногенных катастроф, несчастных случаев, лесных пожаров и пр. Выявление подобных трендов для различных регионов РФ позволит осуществить прогнозирование социально-экономических грозовой активности.
Значительный научный интерес представляет исследование связи молниевой активности с образованием и развитием тропических циклонов и ураганов. Установлено, что интенсивная молниевая активность в центральной части циклона часто предшествует увеличению его интенсивности, в связи с этим мониторинг молниевой активности циклонов и ураганов имеет важное прогностическое значение.
Интенсивное тепловыделение с последующим быстрым охлаждением в молниевом канале приводит к образованию оксида и диоксида азота (NOx), которые, в свою очередь, являются источником атмосферного озона. Несмотря на то, что вклад молниевых разрядов в общий баланс атмосферного NOx составляет лишь 2-10%, его роль в образовании озона существенно выше, так как генерируемый молниями NOx поступает непосредственно в тропосферу, где происходит образование озона.
С другой стороны, получены указания на то, что концентрация NOx в тропосфере, в свою очередь, оказывает влияние на развитие молниевого разряда и вероятность генерации гамма-вспышки.
Данные, которые будут получены с модулем ДМ КЭ «Конвергенция» позволят непосредственно оценить количество поступающего в тропосферу умеренных широт NOx молниевого происхождения и исследовать временные и географические вариации этого процесса.
Еще одной задачей, решаемой экспериментом, является детектирование и анализ гамма-вспышек земного происхождения (TGF). TGF были открыты орбитальным экспериментом BATSE,с 1991 по 2000 было зарегистрировано 36 таких явлений, некоторые из них были ассоциированы с областями грозовой активности на Земле. К настоящему времени зарегистрированы несколько тысяч подобных явлений, в основном, орбитальными экспериментами RHESSI и GBM/Fermi.
TGF – это кратковременные вспышки гамма излучения в диапазоне энергий 10 кэВ – 10 МэВ. Средняя длительность вспышек составляет 100 мкс, а их спектр хорошо описывается спектром тормозного излучения, выходящим с высот над поверхностью Земли от 15 км. До сих пор TGF регистрировались лишь астрофизическими экспериментами, не адаптированными к особенностям вспышек. Однако, регистрация вспышек такими экспериментами не позволяющем восстановить точную форму, спектр и интенсивность вспышек из-за разнообразных приборных эффектов. В нестоящее время готовится ряд специализированных экспериментов для регистрации и комплексного исследования ТГФ, напримерTARANIS и ASIM. Для исследования пространственных свойств TGF готовится эксперимент TRYAD состоящий из двух разнесенных на несколько сотен километров микроспутников CUBSAT формфактора 6U.
Считается, что образования лавины релятивистских убегающих электронов в целом, может объяснить генерацию TGF. Однако, не все феноменологические свойства TGF адекватно описывается простой моделью, в частности, недостаточный коэффициент размножения электронов в лавине, и требуемая высокая напряженность электрического поля. Остается также не понятым затравочный механизм начала лавины. Кроме того, до сих пор не выяснена связь TGF c типом молний. Существует лишь одна совместная регистрация TGF и молнии экспериментами RHESSI и LIS/TRMM, размещенными на различных КА. С другой стороны, есть указания на то, что внутриоблачные разряды (CID) не сопровождаются синхронной регистрацией TGF.
В половине случаев, когда есть совпадение времени регистрации TGF космическими экспериментами и грозовой активностью, регистрируемой наземной сетью WWLLN низкочастотных радиоприемников, WWLLN регистрирует грозовой разряд до момента регистрации TGF, а в половине случаев – после. Несмотря на высокую степень корреляции между географическими распределениями молниевой активности и генерации TGF, на основе данных эксперимента RHESSI было обнаружено, что истинное географическое распределение точек генерации TGF отличается от распределения молниевых разрядов, а именно, - существуют связные «области избытка», в которых частота генерации TGF превышает ожидаемую (Карибы, Юго-восточная Азия) и «области дефицита» (Центральная Африка, Индия, Юго-восток США. Данные КЭ «Конвергенция» позволят выявить зоны избытка и дефицита TGF в умеренных широтах.
Наблюдения гамма-всплесков земного происхождения модулем ГДМ позволит накопить статистику TGF в более высоких широтах, ранее не охваченных наблюдениями. Синхронные наблюдения гамма-всплесков земного происхождения модулем ГДМ и молниевой активности модулем ДМ, в совокупности с анализом наземной локализации молний сетью WWLLN позволит дать ответ на вопрос о типе молний, сопровождающих TGF и, возможно, локализации источника TGF в атмосфере Земли.
На этапе эскизного проектирования был выполнен значительный объем теоретических исследований, обосновывающий возможность решения задач космического эксперимента. Проведен анализ мирового опыта в области методов и подходов, используемых при решении этих задач на основе радиометрических измерений из космоса. Отработаны алгоритмы определения основных метеорологических параметров, заданных в ТЗ. Обоснованы ожидаемые погрешности измерения метеопараметров. Проведено всестороннее компьютерное моделирование различных методов решения задач космического эксперимента. На основе выполненных исследований выбран и обоснован оптимальный набор радиометрических каналов для определения основных метеорологических параметров, заданных в ТЗ. Предложена и обоснована методика проведения микроволнового зондирования и геометрия сканирования поверхности Земли.
Основные предлагаемые методики измерений близки к отработанным, известным методам, которые доказали свою эффективность на спутниках американского и европейского космических агенств. Такое решение исключает грубые ошибки и позволяет проводить интеркалибровку радиометров.
Для проверки готовности предложенных методик использовались два типа операций.
В том случае, если имелось соответствие в частотах зондирования МИРС и действующего на орбите аналога, осуществлялась обработка соответствующих данных измерений с применением разработанных алгоритмов. После этого, проводилось сравнение результатов отработки предложенных алгоритмов с результатами, получаемыми зарубежными коллегами.
Если же такие частотные каналы отсутствуют в приборах аналогах, то для проверки алгоритмов использовались данные реанализа ECMWF Era5. А именно, необходимые данные о состоянии атмосферы и подстилающей поверхности океана включались в модель формирования и переноса излучения, которая позволяла получить оценки ожидаемых значений радиояркостных температур. К полученным данным добавлялись погрешности измерений и уже эти температуры использовались в качестве входных данных при решении обратных задач восстановления искомых параметров. После чего выполнялась операция сравнения полученных результатов с исходными, взятыми из базы данных реанализа ECMWF Era5.
Следует отметить, что оба варианта проверки являются приближенными, а степень проработки предлагаемых методик - начальной. Окончательная доработка разработанных алгоритмов возможна после начала плановых измерений на борту МКС, когда будут учтены все значимые мешающие факторы и особенности функционирования МИРС.
В качестве демонстрации качества и степени проработки методик восстановления искомых параметров ниже приведены поля распределения этих величин:
Микроволновый радиометр-спектрометр МИРС
Для решение основных задач КЭ "Конвергенция" будут использоваться данные пассивных радиополяриметрических измерений интенсивности уходящего радиотеплового излучения атмосферы Земли и её поверхности в диапазоне 10 - 200 ГГц. С этой целью в рамках наземной подготовки эксперимента разрабатывается микроволновый радиометр-спектрометр, или МИРС.
Сложность и многообразие решаемых в ходе эксперимента научных и практических задач, в совокупности с множеством ограничений, накладываемых выбором в качестве места установки одного из модулей российского сегмента МКС, потребовало от разработчиков МИРС создания микроволнового зондировщика "нового поколения", в котором были реализованы следующие принципы:
- во-первых, - это изменение частотно-поляризационного плана измерительного комплекса по сравнению с традиционно применяемым в современных микроволновых зондировщиках ДЗЗ;
- второе, - это создание комплекса радиометрических приемников с предельной инструментальной точностью измерения радиояркостных температур;
- третье, - это обеспечение малого пространственного разрешения, соответствующего пространственным масштабам изучаемых процессов и явлений.
Общие принципы работы МИРС
МИРС представляет собой многоканальный радиометр панорамного типа обзора с электро-механическим сканированием пространства лучами, вращающимися вокруг направления в надир (коническое сканирование) под постоянными углами из диапазона 46,6 – 51,9° (соответствуют углам встречи с Землей 50,7 – 56,9°) с периодом 1,3 с. При таком способе обзора поверхности Земли для высоты орбиты МКС (для оценки выбрано значение 410 км) полоса обзора составляет 830 км.Внешний вид МИРС представлен на Рис. 1. В конструкции использована стандартная для подобных систем компоновка.
А именно: неподвижное основание, в котором расположены блоки электроники и электродвигатель, обеспечивающий вращение антенного блока, и сам антенный блок, в котором совмещены антенная система, приемники излучения и блоки управления (Рис. 2).
Параметры сканирования
Привод обеспечивает вращение антенного блока, как это показано на Рис. 3, за счет этого осуществляется последовательный круговой обзор поверхности Земли, с постоянным углом встречи с Землей в 53,1 градуса.
Сохранение постоянного угла встречи с Землей является принципиальным моментом. Во-первых, зависимость интенсивности излучения системы океан-атмосфера от вертикального угла наблюдения имеет сложный вид, а иногда и резонансный характер, то есть небольшие изменения угла приводят к скачкообразному изменению излучения.
Период вращения определяется исходя из нескольких факторов. Первое - это высота орбиты МКС, второе - это пространственное разрешение системы в 10 километров для самых высокочастотных каналов, и третье - это необходимость полного покрытия поверхности при имеющихся значениях пространственного разрешения и высоты орбиты. Исходя из этих условий период вращения МИРС имеет значение 1,3 секунды. Схематично, картина распределения пятен обзора приведена на Рис. 4.
В ходе сканирования, рабочими зонами, используемыми для проведения измерений, считаются две зоны обзора, передняя и задняя относительно направления движения МКС, каждая по 120 градусов (Рис. 5). Таким образом, получаемая ширина полосы обзора составляет около 800 километров.
На Рис. 6 представлена модельная картина покрытия поверхности земли измерениями МИРС при условии ее непрерывной работы в течении суток. Полное покрытие поверхности Земли в данном случае может быть получено за двое суток.
Параметры радиометрических каналов МИРС
Микроволновый радиометр-спектрометр МИРС предназначен для измерения радиотеплового излучения атмосферы Земли и её поверхности в микроволновом диапазоне. Результаты этих измерений используются в качестве входных данных при решении основных задач проекта, которые представлены ниже:
- Восстановление профилей температуры и влажности атмосферы (18,7 (В), 25,25(В), 55,5(Г), 165,5(В), 183,3(Г)).
- Определение температуры поверхности океана (10,65 (В,Г), 18,7 (В,Г), 36,5 (В,Г)).
- Измерение скорости приповерхностного ветра (10,65 (В,Г), 18,7 (В,Г), 36,5 (В,Г)).
- Определение направления приповерхностного ветра (10,65 (±45°), 18,7 (±45°), 36,5 (±45°)).
- Определение интегральной влажности атмосферы (18,7 (В,Г), 23,8 (В,Г), 36,5 (В,Г)).
- Определение интегрального водозапаса облаков (18,7 (В,Г), 23,8 (В,Г), 36,5 (В,Г), 88,0 (В,Г)).
- Определение интенсивности осадков (18,7 (В, Г), 23,8 (В), 36,5 (В), 88(В)).
Частотно-поляризационный план МИРС, выбранный для КЭ «Конвергенция», в основном, схож с набором каналов приборов-аналогов. Однако в нем предусмотрены несколько отличий, позволяющие, с одной стороны, расширить перечень классических задач пассивной радиополяриметрии и, во-вторых, повысить точность и достоверность получаемых данных.
Одной из особенностей МИРС является предложенный сотрудниками ИКИ РАН новый метод дифференциальных измерений для решения проблемы наблюдения распределения водяного пара в нижней тропосфере. Метод заключается в использовании разности сигналов, измеренных на склоне линии поглощения водяного пара вместо традиционных одноканальных измерений на частоте 22,235 ГГц. Слабое поглощение в полосе 22,235 ГГц приводит к тому, что у «дифференциального» сигнала появляется хорошая чувствительность к изменению влажности в нижних атмосферных слоях 0…4 км.
Другой особенностью МИРС является использование поляриметрических измерений для получения скорости и направления приповерхностного ветра. На трёх частотных каналах: 10,65, 18,7 и 36,5 ГГц измеряются три параметра Стокса собственного электромагнитного излучения морской поверхности, по которым возможно определить параметры вектора скорости ветра с точность ±1м/с по модулю и ±10° по направлению.
В радиометре-спектрометре МИРС используются 9 радиометрических приемников, обеспечивающих прем электромагнитного излучения в 22 частотных диапазонах. С учетом поляризаций получается 33 измерительных канала, характеристики которых представлены в Таблице 1.
Антенная система МИРС
Общий вид антенной системы представлен на Рис. 7. Антенная система состоит из следующих основных конструктивных элементов:
- основного зеркала (1);
- кронштейна крепления основного зеркала к поворотной платформе (2);
- набора облучателей (3), закреплённых на установочной плите;
- зеркала холодного космоса (4).
Рабочая поверхность параболического зеркала представляет собой офсетную (несимметричную) вырезку из параболоида вращения, смещённую от фокальной оси. Диаметр круглой апертуры (проекции кромки зеркала на фокальную плоскость) равен D=700 мм, фокусное расстояние f = 550 мм, зазор между кромкой зеркала и фокальной осью равен 145 мм. Кромка рабочей поверхности зеркала — эллипс с осями 768×700 мм.
Полученные размеры параболического зеркала являются компромиссом между повышенными требованиями к антенной системе МИРС в части пространственного разрешения, эффективности главного луча и уровню кроссполяризации и ограничений на габаритные размеры всего МИРС с учетом необходимости его транспортировки на МКС (габариты гермоперехода МКС - диаметр 800 мм, длина 2000 мм).
В качестве материала для изготовления зеркала планируется использование углепластика, имеющего малую удельную массу, низкий коэффициент температурного расширения, обладающего высокой конструктивной жёсткостью и устойчивостью к космическим излучениям. Это позволит минимизировать деформации, обусловленные температурными перепадами, возникающими под действием переменного солнечного излучения (орбита МКС не является солнечносинхронной), что особенно важно при работе на частотах выше 100 ГГц. В практике создания отечественных систем ДЗЗ применение углепластика для изготовления антенной системы будет использовано впервые.
В силу значительного разброса необходимых частотных диапазонов, в антенной системе МИРС используются 9 отдельных облучателей, по числу используемых радиометрических приемников. В качестве облучателей антенной системы предложено использование двухмодовых рупоров Поттера (Рис. 8), имеющих самые малые габаритные размеры при равенстве прочих радиотехнических параметров.
Ввиду того, что каждый облучатель занимает своё положение в фокальной области параболического зеркала, максимумы соответствующих лучей разнесены по углу и антенная система формирует в пространстве систему лучей (работает в многолучевом режиме) по принципу «один облучатель — один луч».Расчетные значения положения лучей в пространстве приведены на Рис. 9.Номера каналов соответствуют частотам из Таблицы 2.
Радиометрические приемники
Малая высота орбиты МКС (относительно "стандартных" солнечносинхронных орбит спутников ДЗЗ) и необходимость сплошного покрытия подстилающей поверхности Земли с пространственным разрешением в 10 км являются обоснованием высокой скорости углового сканирования МИРС (период вращения составляет 1,3 с). В свою очередь, это приводит к тому, что время накопления сигнала в элементе разрешения для самых высокочастотных каналов МИРС составляют порядка 2 мс. При таких критически малых временах накопления сигнала выбор схемы реализации радиометрических приемников оказывает определяющее влияние на точность проводимых измерений и, как следствие, на точность решения основных задач проекта "Конвергенция".
В силу того, что радиометры, построенные по схеме "радиометр полной мощности" потенциально обладают наивысшей чувствительностью среди всех известных схем СВЧ-радиометров, в проекте "Конвергенция" все радиометры будут реализованы именно по такому принципу.
Конструкция антенной системы МИРС предусматривает использование 9 облучателей параболического зеркала, к которым подсоединяются 9 радиометрических приёмников на частоты 10,65; 18,7; 23,8; 25,25; 36,5 55;0 85,0, 165,5; и 183,3 ГГц. Часть из них (25,5; 55;0 и 183,3 ГГц) принимает микроволновое излучение в нескольких частотных полосах, поэтому количество радиометров полной мощности (РПМ) составляет 22. Три радиометра принимают излучение на четырёх линейных поляризациях (радиометры 10.65, 18.7 и 36.5 ГГц), так что в сумме это составляет 12 информационных каналов. Три радиометра принимают излучение на двух ортогональных линейных поляризациях (радиометры 23,8 и 88 ГГц), что даёт четыре информационных канала. Остальные 17 РПМ принимают фиксированную линейную поляризацию (17 информационных каналов). Итого, сигналы 22 РПМ представляются 33 информационными каналами.
В радиометрах полной мощности 18,7; 23,8; 25,25; 36,5 и 88,0 ГГц приемник реализован по варианту прямого усиления сигнала. В остальных (10,65; 55;0; 165,5; и 183,3 ГГц) использован супергетеродинный вариант детектирования.
Калибровка МИРС
Микроволновый радиометр спектрометр МИРС использует стандартную двухточечную калибровку. Опорные точки — температура «холодного» космоса (отражённое зеркалом «холодного» космоса (ЗХК) реликтовое излучение с яркостной температурой 2,7 К) и температура бортового широкоапертурного излучателя (БШИ) (модель «чёрного тела» с температурой из диапазона 230…340 К). Такая калибровка МИРС обеспечивает достоверность и единство измерений параметров земных и атмосферных объектов.
Требования к конструкции и метрологическим характеристикам ЗХК и БШИ обусловлены оптической схемой МИРС, количеством и расположением антенных облучателей, диапазонами частот и температур и другими геометрическими, радиофизическими и термодинамическими характеристиками МИРС и МКС. БШИ и ЗХК располагаются в секторах сканирования, где не проводится измерение яркостной температуры Земли. Эти области располагаются между передним и задним секторами обзора и составляют приблизительно по 60° каждый. При вращении антенного блока ЗКХ и БШИ последовательно перекрывают апертуры облучателей девяти калибруемых радиометров. Таким образом осуществляется последовательная подача на входы радиометров МИРС излучения «тёплого» БШИ и излучения «холодного» космоса.
Бортовой широкоапертурный излучатель закрепляется на неподвижной (относительно основания) крепежной штанге, зафиксированной на оси вращения антенного блока МИРС (Рисунок 2). Трапецеидальная форма апертуры БШИ выбрана из расчёта оптимального перекрытия всех рупорных облучателей при их прохождении под БШИ (положение, представленное на Рисунке 2).
Излучающий элемент (ИЭ) БШИ изготовлен из монокристаллических кремниевых стержней прямоугольного сечения (10×10 мм), высотой от 60 до 70 мм, заточенных с одного конца на конус с углом при вершине ~20°. Для повышения электропроводности кремния в условиях пониженных температур (при работе в условиях открытого космоса) применяется легирование, для достижения уровня концентрации доноров или акцепторов 1•1016 см–1 , что обеспечивает необходимые значения коэффициента поглощения ИЭ БШИ в требуемом диапазоне температуры 78…300 К и диапазоне частот от 6 до 200 ГГц.
Несимметричность апертуры БШИ относительно рупоров калибруемых радиометров осложняет установление равномерности термодинамической температуры по объёму и апертуре ИЭ БШИ, а это в свою очередь может привести к отличающимся от среднего шумовым температурам на входах разных облучателей, принимающих излучение от разных элементов апертуры БШИ. В связи с этим, для измерения эффективного значения термодинамической температуры ИЭ БШИ предусмотрено восемь платиновых термометров сопротивления типа ПТСВ-6м (шесть - рабочие, два - в резерве). ИЭ БШИ установлен в корпусе, изготовленном из алюминиевого сплава. Для увеличения жёсткости конструкции и уменьшения массы корпус имеет рёбра жёсткости и изготавливается в виде одной неразъёмной детали. Корпус БШИ закрывается матами ЭВТИ для экранирования солнечной радиации.
Геометрически рабочая поверхность КЗХК представляет собой короткофокусную офсетную вырезку из параболоида вращения. Размеры зеркала: 350×250 мм, фокусное расстояние 70 мм, вынос кромки от фокальной оси 11 мм.
Для минимизации массы изделия ЗКХ выполняется из алюминиевого сплава, т.к. здесь не требуется такая высокая точность и температурная стабильность формы поверхности, как в случае основного зеркала. Изготавливается КЗХК методом штамповки из плоского листа. При этом необходимая жёсткость конструкции обеспечивается достаточно глубоким профилем поверхности, наличием отбортовки по краю и дополнительными ребрами жёсткости с тыльной стороны зеркала. Тыльная стороны ЗХК закрывается матами ЭВТИ для экранирования солнечной радиации.
Расположение на МКС
Установка МИРС предполагается на новом научно-энергетическом модуле (НЭМ), введение в эксплуатацию которого было запланировано на 2018 г., но, по всей видимости, задерживается на неопределенное время. В связи с этим, помимо модуля НЭМ, рассматривались и другие варианты расположения МИРС на универсальные рабочие места (УРМ), используемые для установки научного, навигационного и связного оборудования РС МКС. Предварительные оценки показали, что только использование УРМ-Н1-4, расположенного в нижней части модуля НЭМ, позволяет обеспечить схему измерений с двумя секторами обзора.
Страница находится в разработке
Страница находится в разработке
Кузьмин, А.В., М.Н.Поспелов, Ю.Б.Хапин, Е.А.Шарков "Микроволновый сканирующий радиометр-поляриметр нового поколения" // "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса", Сб. научных статей (ред. Е.А.Лупян и О.Ю.Лаврова), М.: GRANPpolygraph, т.1, 238-243, 2005.
http://www.iki.rssi.ru/earth/articles/sec4_08.pdfКузьмин, А.В., М.Н.Поспелов, И.Н.Садовский "Микроволновые радиометрические исследования морской поверхности в прибрежной зоне Черного моря" // "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса", Сб. научных статей (ред. Е.А.Лупян и О.Ю.Лаврова), М.: GRANP polygraph, т.2, 103-110, 2005.
http://www.iki.rssi.ru/earth/articles/sec6_08.pdfСадовский И.Н., Кузьмин А.В., Поспелов М.Н. «Исследование параметров морского волнения в рамках международного натурного эксперимента CAPMOS’05: радиополяриметрический метод» // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса 2007, Т. 4, № 1, С. 349–356.
http://d33.infospace.ru/d33_conf/vol1/349-356.pdfПоспелов, М.Н., Ю.Н.Горячкин, Н.Ю.Комарова, А.В.Кузьмин, И.А.Репина, Б.Д.Ситнянский, М.Т.Смирнов "Комплексный радиофизический эксперимент по дистанционному зондированию морской поверхности CAPMOS'05" // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 2007, Т. 4, № 1, 337-348.
http://d33.infospace.ru/d33_conf/vol1/337-348.pdfЕрмаков Д.М., М.Т. Смирнов, А.В. Кузьмин, М.Н. Поспелов, И.Н. Садовский, «Анализ взаимосвязи характеристик волнения, полученных с помощью СВЧ радиометрических измерений и цифровых фотографий морской поверхности», // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 2008, Т.5, № 2, С. 84-89.
http://d33.infospace.ru/d33_conf/2008_pdf/2/11.pdfСадовский И.Н. «Методика дистанционного определения характеристик ветрового волнения: 1. Расчет радиояркостных контрастов взволнованной водной поверхности» // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса: Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов. Сборник научных статей. (ред. Н.П.Лаверов, Е.А.Лупян, О.Ю.Лаврова), Выпуск 5. Том II.,. – М.: ООО «Азбука-2000», вып.5, т.2, 2008. с. 192-198.
http://d33.infospace.ru/d33_conf/2008_pdf/2/23.pdfСадовский И.Н. «Методика дистанционного определения характеристик ветрового волнения: 2. Алгоритм восстановления параметров спектра ГКВ» // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса: Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов. Сборник научных статей (ред. Н.П.Лаверов, Е.А.Лупян, О.Ю.Лаврова), Выпуск 5. Том II. – М.: ООО «Азбука-2000», вып. 5, т.2, 2008. с. 199-205.
http://d33.infospace.ru/d33_conf/2008_pdf/2/24.pdfКузьмин А.В., Ю.А. Горячкин, Д.М. Ермаков, С.А. Ермаков, Н.Ю. Комарова, А.С. Кузнецов, И.А. Репина, И.Н. Садовский, М.Т. Смирнов, Е.А. Шарков, А.М Чухарев «Морская гидрографическая платформа «Кацивели» как подспутниковый полигон на Черном море» // Исследование Земли из космоса, 2009, №1, C.31-44.
https://elibrary.ru/download/elibrary_11687753_60083596.pdfХапин Ю.Б., Кузьмин А.В., Семин А.Г., Шарков Е.А. «О возможности восстановления детального профиля водяного пара по спутниковым данным в зонах крупномасштабных тропосферных возмущений» // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса 2010, Т.7, № 3, С. 62-68.
http://d33.infospace.ru/d33_conf/sb2010t3/62-68.pdf
Участие в проекте "Конвергенция":
Краткая информация:
Научно-производственный центр "Оптико-электронные комплексы и системы" (НПЦ "ОПТЭКС") был создан 30 марта 1990 г. Постановлением Правительства Российской Федерации от 2 мая 1998 г. №440 "ОПТЭКС" передан в ведение Российского космического агентства и получил наименование: ФГУП "Научно-производственное предприятие "Оптико-электронные комплексы и системы" (ФГУП НПП "ОПТЭКС").
Основными видами деятельности предприятия являются: проведение научно-исследовательских, проектно-конструкторских экспериментальных работ по созданию космических и наземных систем дистанционного зондирования, связи, экологического мониторинга, систем приема, обработки и передачи данных, комплексов бортовой и наземной аппаратуры; создание, ввод в эксплуатацию и эксплуатация систем и комплексов бортовой и наземной аппаратуры космических систем дистанционного зондирования поверхности Земли и космического пространства; создание, ввод в эксплуатацию и эксплуатация управляющих вычислительных систем космических аппаратов и наземных объектов различного целевого назначения и др.
Предприятие НПП "ОПТЭКС" выполняет ряд научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок по созданию комплексов оптико-электронной аппаратуры дистанционного зондирования Земли из космоса: разработан комплекс оптико-электронной аппаратуры для космической системы дистанционного зондирования Земли "Аркон", разрабатываемой НПО им. С.А. Лавочкина в кооперации с научно-исследовательским институтом Микроприборов (НИИМП); созданы приборы ориентации по Солнцу и Центру Земли (БОКС и БОКЦ) нового поколения для ракетно-космической корпорации "Энергия" им. С.П. Королева; разработан и изготовлен бортовой стандарт времени и частоты (БСВЧ) для бортового комплекса управления КА "Метеор-ЗМ; создается оптико-электронная аппаратура для панхроматической съемочной аппаратуры "Гамма-Л" и спектрозональной оптико-электронной аппаратуры РДСА для КА "Монитор-Э"; создается космическая система "Обзор" для мониторинга околоземного космического пространства, атмосферы и поверхности Земли на базе маломассогабаритного КА с территориально распределенной сетью пунктов приема и обработки интегрированной космической информации и др.
Адрес:
Контактная информация:
Факс: +7 (499) 734-22-22
Эл. почта: optecs@mail.ru
Сайт организации:
Контактное лицо:
optecs@samspace.ru (с пометкой "для Прасолова В.О.")
Участие в проекте "Конвергенция":
Краткая информация:
Публичное акционерное общество «Радиофизика» — одно из ведущих радиотехнических предприятий России, ведёт своё начало от СКБ № 38 завода им. М. В. Хруничева, образованного приказом Минрадиопрома № 385 от 31 декабря 1960 г. В 1966 году на базе СКВ № 38 организовано «Конструкторское бюро радиотехнических приборов» (КБРП). В 1981 году оно переименовано в Научно-исследовательский институт радиофизики им. академика А. А. Расплетина (НИИРФ). В 1985 году награждено орденом Трудового Красного Знамени. В 1993 году предприятие приватизировано и переименовано в Открытое Акционерное Общество «Радиофизика», в 2015 году организационно-правовая форма была изменена на Публичное Акционерное Общество (ПАО). ПАО «Радиофизика» входит в состав предприятий Концерна ПВО «Алмаз-Антей».
Деятельность предприятия носит прикладной характер, результатом которой являются высокотехнологичные, наукоемкие продукты и решения, реализуемые в крупных проектах по созданию новейшей радиоэлектронной аппаратуры, как в интересах народного хозяйства, так и в целях укрепления обороноспособности страны.
Предприятие внесло большой вклад в создание уникальных антенных систем предупреждения о ракетном нападении, контроля космического пространства, противоракетной обороны и ряд других сложнейших изделий. Приоритетными направлениями деятельности предприятия является создание радиолокаторов с цифровыми ФАР и АФАР в дециметровом, сантиметровом и миллиметровом диапазонах волн; разработка радиотехнических комплексов морского, воздушного и космического базирования; разработка и создание системы цифровой фиксированной спутниковой связи в интересах управления воздушным движением России.
Высокий технический и технологический уровень разработок опирается на опытный и высококвалифицированный коллектив специалистов, на развитую и достаточно хорошо оснащенную экспериментально-измерительную базу, имеющую в своём составе обрабатывающее и технологическое оборудование, а так же измерительные комплексы лучших мировых производителей. Предприятие обладает комплексом специализированных экранированных безэховых камер, в том числе одну из самых больших в Европе размером 80х32х24 м.
Адрес:
Контактная информация:
Факс: +7 (495) 272-48-20
Эл. почта: mail@radiofizika.ru
Сайт организации:
Контактное лицо:
mail@radiofizika.ru (с пометкой "для Тоболева А.К.")
Участие в проекте "Конвергенция":
Краткая информация:
Федеральное государственное унитарное предприятие Специальное конструкторское бюро Института радиотехники и электроники Российской академии наук (ФГУП СКБ ИРЭ РАН) создано в соответствии с распоряжением Президиума Академии наук СССР от 21 августа 1958 года № 8-1582. В соответствии с Федеральным законом Российской Федерации от 27 сентября 2013г. № 253-ФЗ «О Российской академии наук, реорганизации государственных академий наук и внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» и распоряжением Правительства Российской Федерации от 30 декабря 2013 г. № 2591-р предприятие передано в ведение Федерального агентства научных организаций (ФАНО России).
Основной целью деятельности ФГУП СКБ ИРЭ РАН является удовлетворение потребностей научных организаций, промышленных предприятий и предприятий оборонного комплекса в разработках, производстве и внедрении новых приборов, оборудования и технологий.
В частности, ФГУП СКБ ИРЭ РАН разрабатывает:
- приемо-передающую аппаратуру для связи с космическими объектами в сантиметровом и дециметровом диапазонах волн, специальные радиолокаторы метрового диапазона, бортовые радиометры в сантиметровом и миллиметровом диапазонах. Разработанные и изготовленные предприятием приборы устанавливались на станции «Венера-15», «Венера-16», орбитальные станции «Салют», «Мир», «МКС» и др.;
- высокочувствительные радиометры, приборы для медицинских исследований, средства связи, аппаратура для исследования распространения радиоволн, антенны и отдельные узлы и элементы миллиметрового, сантиметрового и дециметрового диапазонов. Наиболее освоенными диапазонами являются W, V, U, Ka, K и L;
- генераторы шума, предназначенные для маскировки побочных электромагнитных излучений и наводок персональных компьютеров, рабочих станций, компьютерных сетей и комплексов на объектах вычислительной техники путем формирования и излучения в окружающее пространство электромагнитного поля шума в широком диапазоне частот;
- георадары, приборы для обнаружения людей за стенами, радиолокационные датчики уровня, системы радиолокационной диагностики вибраций;
- вакуумные технологические и исследовательские установки для электронной промышленности, научно-исследовательских учреждений, университетов, институтов, лабораторий. Компоненты вакуумных систем: средства вакуумной откачки, устройства ввода движения в вакуум, электрические вводы в вакуум, запорно-регулирующая арматура, вакуумные фланцы и камеры, блоки питания и управления;
- вакуумные и газо-водородные печи с максимальной рабочей температурой до 2 500ºС, предназначенные для проведения опытных и промышленных термических процессов (обезгаживание, отжиг, спекание, пайка и др.).
Адрес:
Контактная информация:
+7 (496) 565-25-35
+7 (496) 565-24-03
Факс: +7 (495) 988-28-24
+7 (496) 565-25-00
Эл. почта: abramov@sdbireras.ru
Сайт организации: http://www.sdbireras.ru
Контактное лицо:
tur@sdbireras.ru (с пометкой "для Благодарного А.В.")
Участие в проекте "Конвергенция":
Краткая информация:
Научно-производственное предприятие «АСТРОН ЭЛЕКТРОНИКА» (ООО) занимается созданием аппаратуры для научных и социально-экономических космических проектов.
Предприятие имеет лицензию на космическую деятельность, сертифицированную систему менеджмента качества (СМК), производственные помещения и необходимое оборудование. Предприятие осуществляет проектирование, монтажно-сборочные и регулировочные работы, частичные испытания образцов космической техники.
На сегодняшний день предприятие принимает участие в создании аппаратуры для космических проектов «Бепи Коломбо», «Луна-Ресурс», «Луна-Глоб-ПсМ», «Луна-Глоб-ПМ», «Ионозонд» (ФЦП «Геофизика»), «ЭкзоМарс», «Резонанс», «Интергелио-Зонд», «Странник», «Электро-2», «Электро-3».
Адрес:
Контактная информация:
Факс: +7 (4862) 43-36-93
Эл. почта: fo@astronel.ru
Сайт организации: http://www.astronel.ru
Контактное лицо:
Astronel-moiseev.pp@yandex.ru
Участие в проекте "Конвергенция":
Краткая информация:
ВНИИФТРИ - это государственный научный метрологический институт, который осуществляет деятельность по воспроизведению национальной шкалы времени и эталонных частот, определению параметров вращения Земли, по разработке, совершенствованию, содержанию, сличению и применению государственных первичных эталонов единиц величин, проводит фундаментальные и прикладные научные исследования, экспериментальные разработки.
Научно-исследовательское отделение метрологии радиотехнических и электромагнитных измерений (НИО-1), являющееся структурным подразделением ФГУП «ВНИИФТРИ», проводит работы по следующим направлениям:
- Калибровка и поверка эталонных и рабочих средств измерений радиотехнических и магнитных величин в соответствии с областью аккредитации ВНИИФТРИ на право поверки.;
- Испытания для целей утверждения типа средств измерений радиотехнических и магнитных величин в соответствии с областью аккредитации государственного центра испытаний средств измерений ВНИИФТРИ.;
- Технические испытания, в том числе по параметрам безопасности и электромагнитной совместимости средств измерений, медицинской техники и другого сложного электрооборудования.;
- Передача размеров единиц от государственных эталонов, проведение поверки и калибровки средств измерений в области СВЧ мощности, напряжения и их отношений в трактах: напряженности электрического и магнитного поля, плотности потока электромагнитной энергии, радиояркостных температур и параметров антенн в свободном пространстве; модуляции радиочастотных сигналов.;
- Поверка и калибровка СВЧ ваттметров, анализаторов спектра и приемников измерительных, анализаторов цифровых сетей, измерителей напряженности электрического и магнитного полей, плотности потока энергии, измерительных антенн станций радиоконтроля, измерителей девиации и амплитудной модуляции, измерителей радиояркостной температуры.;
- Проведение сертификационных испытаний средств измерений.;
- Аттестация методик выполнения измерений.;
- Подготовка научных и инженерных кадров.;
Основными направлениями научной деятельности НИО-1 являются теоретические и экспериментальные исследования и разработки в области метрологии электромагнитных радиочастотных измерений по видам измерений, закрепленным за ФГУП "ВНИИФТРИ", в том числе:
- СВЧ мощности, напряжения и их отношений в трактах;
- напряженности электрического и магнитного поля, плотности потока электромагнитной энергии, радиояркостных температур и параметров антенн в свободном пространстве;
- параметров формы, спектра и модуляции радиочастотных сигналов.
Адрес:
Контактная информация:
Факс: +7(495) 526-63-10
Эл. почта: OFFICE@VNIIFTRI.RU
Сайт организации: http://vniiftri.ru
Контактное лицо:
+7(495) 660-25-37
lab205@vniiftri.ru
Страница находится в разработке
Программа для расчета излучения системы «океан-атмосфера».
Расчет микроволнового излучении при наблюдении поверхности океана и атмосферы со спутника выполняется в соответствии с моделью излучения водной поверхности (Meissner, Wentz, 2012) и модели атмосферы (Rosenkranz, 1998).
Расчет проводится для диапазона частот от 6,75 до 89 ГГц, углов визирования от 0 до 65 градусов, отсчитанных от надира, азимутальных углов наблюдения от 0 до 360 градусов, температур поверхности воды от -3 до 37 градусов Цельсия, солености от 0 до 45 промилле, скоростей ветра от 0 до 20 м/с. Так же возможен расчет излучения в полосе частот. Входными параметрами для расчета излучения атмосферы являются профили температуры воздуха, атмосферного давления, абсолютной влажности и водности облаков
Основное окно программы представлено на рисунке 1. Для расчета необходима указать основные параметры (допустимый диапазон частот указан справа от поля ввода) и загрузить профили атмосферы. Результатом расчета является: радиояркостная температура на вертикальной, горизонтальной, +45° и -45° поляризациях, а так же радиояркостная температура восходящего и нисходящего излучения атмосферы и интегральное поглощение в атмосфере.
Профиль атмосферы загружается из файла (рисунок 2). Структура файла имеет вид: в первой строке одно число, которое соответствует количеству элементов в каждом профиле; со второй строки начинается информация о профилях атмосферы, в них содержатся (по порядку): высота (м), температура воздуха (К), атмосферное давление (мб), абсолютная влажность атмосферы (г/м3), водность облаков (г/м3). Количество записей каждого из профилей должно быть одинаковым и соответствовать значению количества элементов. Пример формирования входного файла с профилем прилагается (Input Profile.txt)
Основное окно программы представлено на рисунке 1. Для расчета необходима указать основные параметры (допустимый диапазон частот указан справа от поля ввода) и загрузить профили атмосферы. Результатом расчета является: радиояркостная температура на вертикальной, горизонтальной, +45° и -45° поляризациях, а так же радиояркостная температура восходящего и нисходящего излучения атмосферы и интегральное поглощение в атмосфере.
Входные данные:
Исполняемый файл:
Статьи:
Наши специалисты также готовы рассмотреть все предложения по научному сотрудничеству как в рамках проекта "Конвергенция", так и в рамках любых других научных проектов, ориентированных на использование данных ДЗЗ в микроволновом диапазоне, поддерживаемых РНФ, РФФИ и другими отечественными и иностранными научными фондами. Свои предложения Вы можете направлять по указанному ниже адресу электронной почты. Срок рассмотрения - 2-3 рабочих дня.
Адрес электронной почты:
Адрес для корреспонденции:
Телефон: