Математическая модель упростит разработку радиолокационных систем

Ученые из Сколтеха и Центра космических полетов имени Годдарда NASA создали математическую модель, которая поможет создавать и отбирать лучшие конфигурации спутниковых радиолокационных систем. Это сделает сроки и затраты на внедрение радаров меньше и, следовательно, повысит качество картографирования и эффективность мониторинга штормов, наводнений, оползней и других стихийных бедствий. Исследование опубликовано в журнале Acta Astronautica.

Наблюдение со спутников используют, чтобы наблюдать за сельскохозяйственными угодьями, ледяным покровом океанов, изменениями прибрежных территорий и неблагоприятными погодными явлениями. Преимущество радиолокации в том, что она не зависит от погоды, в отличие от оптических и инфракрасных систем.

Однако размещение радара на спутнике осложняется тем фактом, что для работы на более коротких волнах устройство должно быть довольно крупным. Радары с синтезированной апертурой решают эту проблему. Они предоставляют высокое разрешение за счет искусственного увеличения апертуры — способности собирать свет. Находясь на спутнике, такой радар запускает импульс в одной точке орбиты и получает его в другой. Огромное расстояние существенно увеличивает виртуальный размер антенны, благодаря чему и получается качественное изображение. Сейчас размер таких радаров уменьшается, что упрощает их производство.

Ученые разработали математическую модель, которая поможет создавать эскизные проекты радаров с синтезированной апертурой. Модель оценивает и сравнивает варианты параметров устройств и выбирает оптимальные решения для дальнейшей проработки. Исследователи провели демонстрацию возможностей модели: из 1265 возможных проектов радаров модель отобрала 44 оптимальных проектных решения для различных радиочастот. Ученые выяснили, что для высокочастотных радаров 4–12 ГГц малые спутники использовать можно, а для радаров диапазона 1–2 ГГц — нет.

Работа ученых поможет в перспективе изучить возможность устанавливать радиолокационные системы на несколько спутников.