ШАРАД
SHARAD ( Mars SHAllow RADar sounder) — это радар для подповерхностного зондирования, установленный на зонде Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Он дополняет радар MARSIS на орбитальном аппарате Mars Express . [1] обеспечивающий меньшую проникающую способность (несколько сотен метров), но гораздо более высокое разрешение (15 метров - без сужения - в свободном пространстве). [ нужна ссылка ]
SHARAD был разработан под ответственность Итальянского космического агентства (ASI, Agenzia Spaziale Italiana) и предоставлен JPL НАСА Mars Reconnaissance Orbiter для использования на борту космического корабля в рамках соглашения НАСА/ASI, которое предусматривает использование данных совместным Команда Италии/США. Отдел ИНФОКОМ. Университет Сапиенца Римский университет За эксплуатацию приборов отвечает , а компания Thales Alenia Space Italia (ранее Alenia Spazio) спроектировала и изготовила инструменты. Операциями SHARAD управляет INFOCOM из Операционного центра SHARAD (SHOC), расположенного на территории Alcatel Alenia Space в пригороде Рима .
Научные цели
[ редактировать ]
SHARAD предназначен для нанесения на карту первого километра под поверхностью Марса . [ нужна ссылка ] предоставление изображений подземных слоев рассеяния с высоким вертикальным разрешением (15 м) с целью локализации воды/льда/отложений и картирования вертикальной структуры верхних подповерхностных слоев.
Характеристики
[ редактировать ] |
SHARAD работает на несущей частоте 20 МГц, передавая « чирпированный » сигнал с полосой пропускания 10 МГц. Ширина импульса составляет 85 мкс, а номинальная частота повторения импульсов — 700,28 Гц. Передаваемая мощность составляет 10 Вт пиковая. Антенна . представляет собой диполь длиной 10 м Синтетическая апертура создается на земле для уменьшения нежелательных поверхностных отражений от вненадирных рассеивателей в том же диапазоне, что и подповерхностные эхосигналы.
ШАРАД физически разделен на два элемента:
- SEB (электронный блок SHARAD), который содержит всю электронику (контроллер приборов, передатчик, приемник и антенны сеть согласования импеданса ) внутри металлического каркаса, который действует как тепловой излучатель для электронных модулей внутри ( Mars Reconnaissance Orbiter представляет собой космический корабль с открытой рамой). , а у ШАРАД автономный терморегулятор)
- антенна аэроторможением , состоящая из двух оптоволоконных трубок, сложенная и уложенная в подставку (покрытая теплоизоляцией для защиты от нагрева, вызванного ) . После отпускания антенна выдвигается на место только благодаря эластичным свойствам материала. Металлический провод, проходящий внутри непроводящих трубок, представляет собой реальный излучающий элемент антенны. Антенна была разработана и изготовлена компанией Northrop Grumman Astro Aerospace в Карпинтерии, Калифорния.
Прибор работает с фиксированной частотой повторения импульсов (700,28 Гц), и эхо-сигнал принимается в ранге 1 (т. е. после второго переданного импульса). Доступны два альтернативных (высший и нижний) PRF для работы в расширенном диапазоне орбиты миссии. Система слежения с разомкнутым контуром, основанная на априорном знании топографии поверхности, является номинальным средством позиционирования окна приема 135 мкс в ожидаемом положении эхо-сигнала (в качестве резервного средства доступен трекер с замкнутым контуром).
Встроенная обработка сигнала прибора минимальна и заключается в последовательном анализе принимаемых эхо-сигналов (программируется от 1 до 32 с шагом в 2 шага) для снижения скорости генерируемых данных с программируемым количеством битов (8, 6, 4). ).
Сигнал ЛЧМ генерируется непосредственно на несущей частотой 20 МГц с помощью цифрового ЛЧМ-генератора и подается на усилитель мощности, за которым следует переключатель передачи/приема и согласующая сеть .Приемник обеспечивает усиление, фильтрацию и цифровую регулировку усиления непосредственно на ВЧ, а также оцифровку с использованием метода субдискретизации на частоте 26,6 МГц.Один цифровой сигнальный процессор обеспечивает функции управления и обработки.
В состав приборостроительной бригады входят:
- Разработка, интеграция и тестирование приборов: Alcatel Alenia Space Italia ( в Риме ) завод
- DES (Подсистема цифровой электроники): Alcatel Alenia Space Italia ( в Милане - ранее в Лабене) завод
- Генератор звукового сигнала, приемник: Alcatel Alenia Space Italia ( в Риме / Аквиле ) заводы
- Передатчик, согласующая сеть: Galileo Avionica ( Милан , Италия)
- Антенна: Astro Aerospace ( Карпинтерия , Калифорния, США)
История
[ редактировать ] |
Хотя первоначальные исследования датируются 2001 годом, полномасштабная разработка началась только в феврале 2003 года.Инженерная модель (EM) прибора была доставлена в компанию Lockheed Martin Space Systems в Денвере (ответственную за космический корабль) в марте 2004 года и интегрирована в испытательный стенд орбитального аппарата.Модель ProtoFlight (PFM) была доставлена и интегрирована на орбитальном аппарате Mars Reconnaissance Orbiter в Денвере в сентябре 2004 года. Mars Reconnaissance Orbiter был запущен со станции ВВС на мысе Канаверал 12 августа 2005 года с помощью ракеты-носителя Atlas V - Centaur и достиг Марса орбиты 10 марта 2006 года. Фаза аэроторможения , необходимая для выхода на рабочую орбиту, продолжалась до августа. 30, 2006. первые летные испытания радара . 17 сентября 2006 года была развернута антенна SHARAD, а 19 сентября успешно проведены SHARAD находится в эксплуатации с ноября 2006 года.
Выводы
[ редактировать ]Радар SHARAD проник в северные полярные слоистые ледяные отложения Марса и выявил относительно небольшое (около 100 метров) максимальное отклонение подстилающей породы, что предполагает наличие прочной литосферы толщиной более 300 километров. [2] Результаты радара, согласующиеся с массивными отложениями водяного льда в средних широтах, подтверждают гипотезу о покрытых обломками ледниках. [3]
22 ноября 2016 года НАСА сообщило об обнаружении большого количества подземного льда в Утопия-Планития районе Марса с помощью SHARAD. По оценкам, объем обнаруженной воды эквивалентен объему воды в озере Верхнее . [4] [5] [6]
Зубчатая местность привела к открытию большого количества подземного льда.
достаточно воды, чтобы заполнить озеро Верхнее (22 ноября 2016 г.) [4] [5] [6]
Расчеты объема водяного льда в регионе были основаны на измерениях с помощью SHARAD, георадарного прибора на марсианском разведывательном орбитальном аппарате (MRO).
Данные радара SHARAD, объединенные в 3D-модель, показывают погребенные кратеры в северной полярной шапке. Их можно использовать для датировки определенных слоев. [7]
Исследование, опубликованное в апреле 2011 года, описало большое месторождение замороженного углекислого газа вблизи южного полюса. Большая часть этих отложений, вероятно, попадает в атмосферу Марса, когда наклон планеты увеличивается. Когда это происходит, атмосфера сгущается, ветры становятся сильнее, и большие площади на поверхности могут поддерживать жидкую воду. [8] После дополнительного анализа было обнаружено, что если все эти отложения превратиться в газ, атмосферное давление на Марсе удвоится. [9] Эти отложения состоят из трех слоев; каждый покрыт 30-метровым слоем водяного льда, который предотвращает сублимацию CO 2 в атмосферу. При сублимации твердый материал переходит непосредственно в газовую фазу. Эти три слоя связаны с периодами, когда атмосфера разрушалась при изменении климата. [10]
Интерактивная карта Марса
[ редактировать ]
Интерактивная карта изображений глобальной топографии Марса . Наведите указатель мыши на изображение, чтобы увидеть названия более 60 известных географических объектов, и щелкните, чтобы создать ссылку на них. Цвет базовой карты указывает на относительные высоты , основанные на данных лазерного альтиметра Mars Orbiter, НАСА установленного на Mars Global Surveyor . Белый и коричневый цвета обозначают самые высокие высоты ( от +12 до +8 км ); за ними следуют розовые и красные ( от +8 до +3 км ); желтый – 0 км ; зеленый и синий — это более низкие высоты (до −8 км ). Оси — широта и долгота ; полярные регионы . Отмечаются См. также
[ редактировать ]- LRS , Лунный радиолокационный зонд (LRS) — это орбитальный низкочастотный радиолокационный зонд и высотомер над Луной.
- MARSIS , Mars Advanced Radar для зондирования недр и ионосферы (MARSIS) — это орбитальный низкочастотный радиолокационный зонд и высотомер над Марсом.
- RIME , Radar for Ice Moons Exploration (RIME) — это орбитальный низкочастотный радиолокационный эхолот и высотомер для ледяных спутников Юпитера.
- Tianwen-1 , миссия Tianwen-1 планирует установить на Марсе подповерхностный радар (OSR) и георадар на базе марсохода.
- WISDOM (радар) , наблюдение за водным льдом и подземными отложениями на Марсе (WISDOM) — геопроникающий радар на марсоходе ExoMars.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Р. Оросей и др., «Научные результаты радаров подповерхностного зондирования MARSIS и SHARAD на Марсе и их актуальность для радиолокационного зондирования ледяных лун в системе Юпитера» , EPSC2010-726, Европейский планетарный научный конгресс 2010, Vol. 5 (по состоянию на 17 ноября 2014 г.)
- ^ Филлипс, Р.Дж.; Зубер, Монтана; Смрекар, ГП; Меллон, Монтана; Руководитель, JW; Танака, КЛ; Путциг, штат Невада; Милькович С.М.; Кэмпбелл, бакалавр; Плаут, Джей-Джей; Сафаейнили, А.; Сеу, Р.; Биккари, Д.; Картер, LM; Пикарди, Дж.; Оросей, Р.; Мохит, PS; Хегги, Э.; Журек, RW; Иган, AF; Джакомони, Э.; Руссо, Ф.; Кутиньи, М.; Петтинелли, Э.; Холт, Дж.В.; Леушен, CJ; Маринангели, Л. (2008). «Северные полярные отложения Марса: стратиграфия, возраст и геодинамическая реакция» . Наука . 320 (5880): 1182–1185. Бибкод : 2008Sci...320.1182P . дои : 10.1126/science.1157546 . hdl : 11573/69689 . ПМИД 18483402 . S2CID 6670376 .
- ^ Холт, Дж.В.; Сафаейнили, А.; Плаут, Джей-Джей; Руководитель, JW; Филлипс, Р.Дж.; Сеу, Р.; Кемпф, SD; Чоудхари, П.; Янг, Д.А.; Путциг, штат Невада; Биккари, Д.; Гим, Ю. (2008). «Свидетельства радиолокационного зондирования погребенных ледников в южных средних широтах Марса». Наука . 322 (5905): 1235–1238. Бибкод : 2008Sci...322.1235H . дои : 10.1126/science.1164246 . ПМИД 19023078 . S2CID 36614186 .
- ^ Перейти обратно: а б Персонал (22 ноября 2016 г.). «Зубчатая местность привела к обнаружению погребенного льда на Марсе» . НАСА . Проверено 23 ноября 2016 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Озеро замерзшей воды размером с Нью-Мексико обнаружено на Марсе – НАСА» . Регистр . 22 ноября 2016 года . Проверено 23 ноября 2016 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Марсианские ледяные отложения содержат столько же воды, сколько озеро Верхнее» . НАСА. 22 ноября 2016 года . Проверено 23 ноября 2016 г.
- ^ Фосс, Ф. и др. 2017. 3D-изображение полярных ледяных шапок Марса с использованием данных орбитального радара. На переднем крае: 36, 43–57.
- ^ «Космический аппарат НАСА обнаружил драматические изменения в атмосфере Марса» . Архивировано из оригинала 2 февраля 2013 года.
- ^ Филлипс, Р. и др. 2011. Массивные залежи льда CO2 , изолированные в слоистых отложениях южного полюса Марса. Наука: 332, 638-841.
- ^ Бирсон, К. и др. 2016. Стратиграфия и эволюция погребенных месторождений CO 2 в южной полярной шапке Марса. Письма о геофизических исследованиях: 43, 4172-4179.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Р. Крочи и др. - SHARAD Design and Operation - IGARSS 2007 Proceedings, Барселона, 2007.]
