用于追踪自然灾害、气候变化影响的地球观测卫星

mehu

S波段的合成孔径雷达（SAR）是NISAR任务中两种不同雷达波段的其中一种，于3月19日运抵JPL。抵达后的第二天，技术人员和工程师将S-SAR移入气闸，送往航天器组装设施的高湾1号（High Bay 1）洁净室。这些设备将在洁净室进行拆装，拆装工作将花费几天时间。

来源：美国国家航空航天局（NASA）/ 喷气推进实验室-加州理工学院（JPL-Caltech）


NISAR卫星旨在发现潜在的自然灾害并帮助研究人员测量陆地冰融化将如何影响海平面上升。


在NASA位于南加州的喷气推进实验室的洁净室中，正在组装一颗SUV大小的地球观测卫星，该卫星将配备NASA有史以来最大的反射器天线。NISAR是NASA与印度空间研究组织（ISRO）合作建造的一颗“双频（L波段和S波段）合成孔径雷达成像卫星，其主要目标是：通过追踪地球表面的细微变化，发现即将爆发的火山喷发的警告信号，帮助监测地下水供应，追踪与海平面上升有关的冰盖融化速率，并观察世界各地植被分布的变化。NISAR将在空间和时间维度提供高分辨率，监测几乎整个地球表面的这些变化，而这是前所未有的。


NISAR卫星将使用两种波段的SAR来测量地球表面的变化，因此被称为NISAR，即NASA-ISRO SAR的简称。该卫星将在30英尺长（约9米长）的吊杆末端使用直径近40英尺（约12米）的金属丝网雷达反射器天线，向地球表面发送并接收雷达信号。这个概念类似于气象雷达是如何从雨滴上反射信号来追踪风暴的。




该动画演示了NISAR卫星在发射后将如何部署其雷达反射器天线。反射器的直径将近40英尺（约12米），位于30英尺长（约9米长）吊杆的末端，向地球表面发送并接收雷达信号。
来源：NASA / JPL-Caltech




NISAR将能够在半个网球场大小的区域内探测到小至0.4英寸（约1厘米）的地球表面运动。该卫星的发射时间预计不会早于2022年，任务为期3年。它将在任务期间，每12天对整个地球进行一次扫描，并在每个轨道上对地球的陆地、冰层和海冰进行成像。


从地下含水层抽取饮用水之类的活动会在地球表面留下痕迹：抽取的水过多，会导致地表下沉。火山喷发前，岩浆在地表下的运动也会引起地表运动。NISAR卫星将提供此类地表移动的高分辨率延时雷达图像。

3月20日，来自印度空间研究组织和喷气推进实验室的NISAR任务成员将S波段的SAR运送至航天器组装设施的高湾1号洁净室。抵达洁净室后，工作人员将在接下来几天时间内对其进行拆装。
来源：NASA / JPL-Caltech


全天候卫星


3月19日，在喷气推进实验室中负责NISAR卫星的组装、测试和发射的团队从其印度合作伙伴那里收到了关键设备：S波段的SAR。S波段的SAR与喷气推进实验室提供的L波段的SAR是任务的关键组件。“S”和“L”是雷达波段的划分代号，“S”波段的波长约为4英寸（约10厘米），“L”波段的波长约为10英寸（约25厘米）。尽管L波段的SAR可以比S波段进一步穿透茂密的植被，但两者都能够穿透云层和森林树冠树叶等会阻碍其他类型仪器的障碍物。这种能力将使该任务在无论白天还是黑夜、雨天还是晴天的情况下，都能够追踪地球表面的变化，。


喷气推进实验室的NISAR项目科学家保罗·罗森（Paul Rosen）表示：“NISAR是一颗全天候卫星，它将使我们拥有前所未有的能力来观测地球表面的变化。对于一直在等待达到这种测量可靠性和连贯性，以便真正了解驱动地球自然系统的因素的科学家而言，这将是非常重要的。对于那些应对火山或山体滑坡等自然灾害和灾难的人们来说也是如此。


这两种波段的雷达，工作原理都是将微波信号从地球表面反射出去，并记录信号返回卫星所需的时间以及返回时的强度。发送和接收信号的天线尺寸越大，数据的空间分辨率越高。如果研究人员想通过低地轨道上运行的L波段雷达卫星看到大约150英尺（约45米）宽的东西，他们将需要一根长约14,000英尺（约4,250米）的天线，相当于大约10座帝国大厦摞起来。将如此大尺寸的东西送入太空是不可行的。


然而，NISAR任务的规划人员想要通过更高的分辨率（20英尺，约6米）来追踪地表变化，这将需要更长的天线。这也是为什么该项目使用SAR技术的原因。当卫星绕地球运行时，工程师们可以从较短的天线上获取一系列雷达测量数据，并通过把这些数据组合起来，模拟一个比原本大得多的天线，从而达到所需要的分辨率。通过使用两种具有互补功能的波长：S-SAR能够更好地探测农作物类型和表面粗糙度，而L-SAR则能够更好地估算森林茂密地区的植被数量，研究人员可以获得更详细的地球表面图像。


测试，再测试...


S波段设备的到来标志着该任务的一个重要时刻。该设备已被运至喷气推进实验室航天器组装设施的高湾1号洁净室，等待接下来几天的拆装工作。伽利略号木星探测器、卡西尼号探测器，以及旅行者1号和2号探测器等用于探测太阳系的航天器也是在这个洁净室组装的。来自喷气推进实验室的NISAR副有效载荷经理帕梅拉·霍夫曼（Pamela Hoffman）表示：“团队为获得S波段的SAR感到非常兴奋。我们原以为它会在去年春末或初夏到达，但是新型冠状病毒肺炎（COVID-19）影响了印度空间研究组织和NASA的进度。我们迫不及待想将印度空间研究组织提供的S-SAR电子设备与喷气推进实验室提供的L-SAR系统进行整合。”


喷气推进实验室和印度空间研究组织的工程师和技术人员将在接下来的几周内对雷达进行健康检查，然后确认L波段和S波段的SAR是否按照预期的方式运作。然后，他们将把S-SAR整合到到卫星结构的一部分中。随后还将进行另一轮测试，以确保一切正常运行。


保罗·罗森表示：“NISAR将切实帮助研究人员拓宽能够解答的问题的范围，并帮助资源经理监测他们关注的区域。NISAR令人兴奋，我迫不及待地想看到它开始运行”


关于NISAR任务的更多信息


NISAR是NASA和印度空间研究组织的一项联合地球观测任务。喷气推进实验室负责项目的美国部分，并为任务提供L波段的SAR。NASA还提供雷达反射器天线、可部署吊杆、用于科学数据的高速通信子系统、GPS接收器、固态记录器和有效载荷数据子系统。印度空间研究组织正在提供航天器总线、S波段的SAR、运载火箭以及相关的运载服务和卫星任务操作。


欲了解关于NISAR任务的更多信息，请戳阅：https://nisar.jpl.nasa.gov/


来源：https://www.nasa.gov/feature/jpl/major-earth-satellite-to-track-disasters-effects-of-climate-change