Programul TerraSAR-X

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Sigla programului

Programul TerraSAR-X este un proiect dezvoltat de Agenția Aerospatială Germană (DLR) , susținut de Ministerul Educației și Științei (BMBF). TerraSAR-X face parte dintr-o nouă generație de radare SAR, cum ar fi sistemul italian COSMO-SkyMed , capabil să obțină rezoluții de până la un metru [1] , niciodată obținute anterior de sistemele comerciale de satelit [2] .

Calitatea datelor este garantată de implementarea de noi tehnologii care permit:

  • rezoluție geometrică și radiometrică excelentă;
  • utilizarea polarizării duble, (HH & VV, HH & HV sau VV & HV), obținută prin recepția simultană a celor două polarizări H și V;
  • Imagistica multi-temporală ;
  • control precis al atitudinii și orbitei pentru aplicații interferometrice cu achiziții repetate;
  • ScanSAR și moduri de achiziție a imaginilor Spotlight glisante / fixate .

Controlul misiunii este gestionat de DLR, care asigură infrastructura necesară pentru segmentul la sol, în timp ce EADS Astrium se ocupa de dezvoltarea, asamblarea și lansarea satelitului.

Lansarea satelitului a fost efectuată pe 15 iunie 2007 de la cosmodromul Baikonur , Kazahstan , cu utilizarea unei rachete ucrainene Dnepr-1 care a adus satelitul pe orbită la o înălțime de 514,8 km. La numai patru zile de la lansare, prima imagine a fost primită de la Tsimlyanskoye (Rusia). Durata planificată a misiunii este de cinci ani, cu scopul de a atinge o durată de 6,5 ani la capacitate maximă.

TerraSAR-X călătorește într-o orbită sincronă soare-răsărit-apus, deplasându-se de-a lungul frontierei între zi și noapte, rotind în mod constant panourile solare către soare pentru a face posibilă o alimentare continuă de energie; poate observa orice punct de pe pământ în maximum 4,5 zile, 90% din suprafață în două zile. [3] .

Structura

Sateliții TanDEM-X și TerraSAR-X care zboară în formare strânsă. (foto de Marco Langbroek, Leiden, Olanda). Mișcarea este de jos dreapta în sus stânga.

Generator solar

Partea orientată spre soare este acoperită de un panou solar format din celule GaAs Triple Junction . Celulele cu joncțiune triplă sunt formate din trei straturi de materiale semiconductoare , fosfură de indiu / galiu pe arsenidă de galiu pe germaniu (GaInP2 / GaAs / Ge), obținând performanțe de eficiență de conversie de 32,3%. Sistemul Solar asigură o putere orbitală medie de 800 de wați (la sfârșitul duratei de funcționare) în cele mai proaste condiții de iluminare, vârf de 1800 de wați (la începutul duratei de funcționare). Consumul ipotetic în cel mai rău caz imaginabil în scenariul de imagistică și legătură descendentă este de 600 de wați, oferind astfel o marjă acceptabilă.

Atitudine de zbor

Controlul atitudinii de zbor este efectuat de sistemul GPS / Tracker în condiții normale și de CESS (Corse Earth and Sun Sensor) în condiții de siguranță și în timpul achiziției inițiale. În modul de indicare fină, se obține o precizie de 65 de secunde de arc. Sistemul de indicare implementează o nouă metodă " Total Zero Doppler " dezvoltată de DLR, care combină girația de control (direcția girației) cu un control suplimentar asupra pitch-ului (direcția pitch) astfel încât să se obțină teoretic doppler de bandă Hertz zero pe întreaga gamă de unghiuri de incidență de-a lungul orbitei și simultan pentru geometrie cu aspect drept și stânga, îmbunătățind performanța procesării SAR. Satelitul este echipat cu 78 kg de combustibil ( hidrazină ) pentru sistemul de propulsie și controlul poziției și orbitei suficiente pentru 10 ani de funcționare.

Management de date

Sistemul ICDE (Integrated Control and Data System Electronics), o arhitectură componentă fundamentală, constă din două module cu procesor pe 32 de biți cu performanță de peste 18 MIPS și memorie utilizată pentru a conține datele pentru atitudinea de zbor și software-ul de gestionare a datelor. ICDE folosește UART dublu orientat (receptor / emițător asincron universal) pentru a interfața cu toate dispozitivele de la bord, cu excepția LCT (terminal de comunicație laser). Masa componentei este de 12–18 kg, iar consumul de energie este de 15-30 wați, în funcție de configurația selectată.

Date orbitale

  • Repetați ciclul: 11 zile = 167 orbite
  • Orbite pe zi: 15 2/11
  • Trecerea ecuatorului în faza ascendentă: 18:00 ore ± 15 min.
  • Altitudine la ecuator: 514,8 km
  • Unghiul de înclinare: 97,44 °
  • Lățimea majoră a axei: 6883,513 km
  • Excentricitate: 0,0011- 0,0012
  • Faza perigeului: 90 °

Comunicații cu frecvență radio

Pentru primirea comenzilor și pentru transmisiile de telemetrie , se folosește un sistem TT&C standard S-Band cu acoperire la 360 °. Transmisia în transmisie (frecvență 4 kBit / s, 2025-2110 MHz, modulație BPSK) este criptată în timp ce nu este în recepție (frecvență de la 32 kBit / s la 1 Mbit / s, 2200-2400 MHz, modulație BPSK). Datele generate de măsurătorile SAR sunt stocate la bord în unitatea SSMM (Solid State Mass Memory) cu o capacitate de 256 gbit (EOL) înainte de a fi transmise (modulație DQPSK) către stația de recepție la o frecvență de 300 Mbit / s prin XDA (Asamblare legătură descendentă în bandă X).

Antena utilizată pentru primirea datelor SAR, în bandă X, este montată pe un braț de 3,3 m pentru a evita interferențele în timpul operațiilor simultane de imagistică radar și transmiterea datelor la sol. Transmiterea datelor în bandă X este, de asemenea, criptată. Datele SAR brute sunt stocate și apoi comprimate prin cuantificarea BAQ (Block Adaptative Quantization). BAQ funcționează pe blocuri de 128 de eșantioane consecutive cu un factor de compresie selectabil între 8, 4, 3, 2 biți pe eșantion. Dacă este necesar, sistemul este configurat astfel încât să nu efectueze nicio compresie.

Sarcină utilă : LCT, TOR

Două experimente secundare sunt efectuate la bordul satelitului TS-X.
Terminalul de comunicații cu laser (LCT), construit de TESAT, este viitorul transmiterii de date în spațiu prin utilizarea frecvențelor optice. Utilizarea acestuia va permite deplasarea unor cantități mari de date pe pământ într-un timp scurt și, de asemenea, interfața cu alți sateliți; pe bază experimentală este conectat la un instrument similar în zbor pe satelitul NFIRE.
TOR (Tracking, Occultation and Ranging experiment) constă dintr-un receptor GPS cu frecvență dublă, IGOR (GPS Integrated Occultation Receiver). Sistemul GPS permite determinarea orbitei cu o precizie mai mare de 10 cm pentru a obține o calitate excelentă a imaginii. IGOR este, de asemenea, utilizat pentru măsurători ale ocultării radio în atmosferă și ionosferă .

Antenă

TSX-SAR este un radar cu diafragmă sintetică (SAR) care constă dintr-o matrice activă fazată care lucrează în banda X; este dispus de-a lungul direcției azimutului pentru 4,80 m pentru o înălțime de 0,70 m; este împărțit în trei module, fiecare dintre acestea constând din 4 panouri. Panourile conțin 32 de subarraiuri dispuse orizontal, fiecare dintre acestea incluzând un radiator de ghid de undă pentru ambele tipuri de polarizare HP și VP (polarizare orizontală și polarizare verticală). Toate cele 384 de sub-tablouri sunt echipate cu un modul T / R (Transmit / Receive) care permite trecerea de la un tip de polarizare la altul. În modul de comutare este posibilă schimbarea polarizării de la impuls la impuls, permițând achiziționarea simultană a unei imagini în două polarizări. Dispozitivul ACE (Antenna Control Electronics) care controlează SAR permite în transmisie și recepție un control în timp real al formei fasciculului de iluminare, a țintirii (± 0,75 ° în azimut, ± 20 ° în înălțime) și a polarizării . Pentru fiecare tip de radiație a antenei există o combinație predefinită între 256 configurații în înălțime și 256 configurații în azimut; coeficientul de excitație rezultat este transmis către modulele T / R. ACE este gestionat de CE (Control Electronics) care îndeplinește următoarele funcții:

  • Generarea și transmiterea semnalului TX
  • Recepție și conversie A / D a semnalului RX
  • Tamponarea, compresia și formatarea datelor SAR
  • Control și sincronizare SAR

Semnalul de ciripire transmis este produs de un generator digital care se referă la 4 forme de undă de lungime și bandă (mai mare de 150 MHz) stocate în memorie. Generarea a patru forme de undă cu o bandă mai mare de 300 MHz este, de asemenea, planificată pe bază experimentală.În recepție există trei filtre anti-aliasing cu frecvența de eșantionare de 110, 165, 330 MHz, dintre care doar unul este selectat.

Program științific de la sol

Programul științific la sol al misiunii TerraSAR-X reprezintă elementul principal pentru controlul și gestionarea satelitului TSX; prevede calibrarea instrumentelor, arhivarea datelor SAR și generarea și distribuția produselor obținute.

Întregul sistem de management este împărțit între DLR și EADS Infoterra, care se ocupă cu distribuția comercială a produselor SAR.

Programul TerraSAR-X a trecut recent sub administrarea DLR [4] , care coordonează următoarele sectoare:

  • MOS (Segmentul Operațiunilor Misiune), stația Weilheim , condusă de GSOC (Centrul German de Operațiuni Spațiale)
  • IOCS (Instrument Operation and Calibration Segment), Oberpfaffenhofen, dezvoltat de Microwaves and Radar Institute (IHR)
  • PGS (Payload Ground Segment), stația Neustrelitz , creată de Centrul german de date de teledetecție (DFD) și de Institutul tehnologic de teledetecție (FMI).

Acesta îndeplinește următoarele funcții:

  • planificarea misiunii
  • controlul și analiza orbitei
  • telemetrie a navei spațiale (recepție și transmisie)
  • recepția și stocarea datelor,
  • calibrarea și analiza performanței
  • crearea și distribuția de produse pentru sectorul științific

Creație și construcție

Satelitul TS-X s-a născut din cunoștințele științifice legate de misiunile radar X-SAR (1994) și SRTM - Shuttle Radar Topography Mission - (2000) cu scopul de a furniza date SAR în bandă X multi-mod și cu performanță de rezoluție, utilizabilă pentru analize detaliate în numeroase domenii științifice: hidrologie, geologie, oceanografie, climatologie, cartografie și monitorizarea poluării și a dezastrelor de mediu.

Satelitul TerraSAR-X a fost construit de EADS Astrium GmbH, inspirat de modelul de referință utilizat în misiunile Champ și Grace .

Structura sondei are o lungime de 5 m și o secțiune hexagonală de 2,4 m în diametru pentru o masă de 1230 kg.

Aplicații

Aplicațiile terestre ale părții imagistice a radarului de înaltă rezoluție TerraSAR-X includ următoarele capacități:

  • Cartografiere topografică : actualizări de hărți 2D și 3D, cu scări de până la 1: 25.000.
  • Mișcarea la suprafață : vă permite să vizualizați chiar mici variații ale suprafeței terestre cauzate de minele cu carieră deschisă, extracția de gaze sau petrol, săpăturile subterane sau de infrastructură. [5]
  • Detectarea schimbărilor : monitorizarea și documentarea modificărilor legate de dezvoltarea unor infrastructuri mari sau proiecte de construcții.
  • Acoperirea terenului și cartografierea utilizării terenurilor : informații exacte și actualizate despre transformările suprafeței pământului chiar și în locuri unde altfel este dificil să se obțină informații cu alte tehnologii datorită acoperirii permanente a norilor.
  • Aplicații de apărare și securitate : planificare și detectare rapidă a dezastrelor naturale sau provocate de om, prin detectarea modificărilor, scuturilor sau obiectelor în mișcare.
  • Răspuns rapid de urgență : dată fiind frecvența orbitei de zbor, TerraSAR-X este o sursă fiabilă în caz de dezastre naturale naturale și provocate de om (cutremure, inundații, conflicte militare), deoarece permite identificarea rapidă a daunelor cauzate infrastructuri ale zonelor foarte populate și, prin urmare, pentru a coordona eforturile de ajutorare. [6] [7]
  • Aplicații de mediu : monitorizarea pădurilor, calitatea apei sau inundații. [8]

Alte aplicații precum controlul traficului, mediul marin și controlul vegetației sunt, de asemenea, examinate.

Notă

  1. ^ csk , pe cosmo-skymed.it .
  2. ^ terrasar-x , pe planetek.it . Adus pe 29 august 2010 .
  3. ^ (Jensen, JR 2007. Teledetecția mediului: o perspectivă a resurselor Pământului)
  4. ^ TerraSAR-X Science Service System , la sss.terrasar-x.dlr.de . Adus pe 29 august 2010 .
  5. ^ GeoBerichte 14, Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie in Niedersachsen: Schrage, Thomas; Jacob, Philipp, iunie 2009, Flächenverbrauch und Bodenversigelung in Niedersachsen.
  6. ^ GIM Internațional: Balz, Timo; Scheuchl, Bernd; Li, Deren, octombrie 2008, Cutremurul din Sichuan (1) - Imagini din satelit pentru răspuns rapid.
  7. ^ GIM International: Shao, Yun; Scheuchl, Bernd, noiembrie 2008, Cutremurul din Sichuan (2) - SAR în spațiu în răspunsul la cutremur.
  8. ^ GIM International: Koudogbo, Fifamè; Müller, Marc; Scheuchl, Bernd, decembrie 2008, Cutremurul din Sichuan (3) - Răspuns global la inundații bazat pe satelit.

Alte proiecte

linkuri externe

Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Programma_TerraSAR-X&oldid=110306570 ”