Az űrsiklón elhelyezett SIR és egyéb rendszerek

A SIR-A (Shuttle Imagining Radar with Payload A) rendszert az amerikai űrsiklón helyezték el és egy egyhetes programban alkalmazták 1981. november 12-től. Az űrsikló pályamagassága 260 km, az inklináció szöge 38°. A teljes műszer-együttes neve OSTA-1 volt, ebben a legfontosabb a SAR berendezés.

A SIR szenzorok

SAR radarrendszer HH polarizáltságú, frekvenciája 1,28 GHz (L-sáv), a rálátás szöge 47°, a térbeli felbontás 40x40 m, a lefedett terület szélessége 50 km.

További műszerek az űrsiklón:

  1. SMIRR = 10-csatornás infravörös radiométer (a) kőzet és ásvány meghatáro-zásra, (b) ismert kőzettípusok vizsgálata eltérő klímaadottságok mellett, (c) szűk tartományú radiometriai mérések a 2–2,5 µm-es tartományban.

  2. OCE = 8 csatornás pásztázó képkészítő az óceán színének mérésére, különös tekintettel a hordalék, a klorofil-, a szennyezőanyag-tartalom és a szín össze-függésére.

  3. A SIR-B rendszer hasonló volt mint a SIR-A rendszere, míg a SIR-C egy összetettebb műszeregyüttest alkotott. Ezen már 3 különálló SAR rendszert találunk, melyek az L-, a C- és az X-sávokban működnek.

10.9. táblázat - Az űrsiklókról indított műholdak összefoglaló táblázata

műhold

szenzor

ország

indítás

feladat

ATLAS

USA-NASA

1992-98

12 műszer, atmoszférakutatás

ERBS

USA-NASA

1984

sugárzásháztartás

LFC

USA-NASA

1981-84

térképezés, 1:50000

LITE

USA-NASA

1993

troposzféra, sztratoszféra aeroszol

MOMS-1,

MOMS-2

USA-Németország

1983-84

1993

területhasznosítás

UARS

USA-NASA

1991

energia-fluxus, felső atmoszféra hőmérséklete, gázok

Az SRTM program

Az Endeavour űrsikló fedélzetén (STS-99) működött 2000. februárjában, a 11-napos SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) program keretében, az a radarrendszer, mellyel a Föld felszínének kb. 80 %-ról készítettek digitális dombor-zati térképet. Az NGA (National Geospatial-Intelligence Agency) és a NASA által vezetett nemzetközi program során a digitális domborzatmodell két felbontásban készült el: 1, ill. 3 szögmásodperces felbontással. 2003. végén tették közzé a 3 szögmásodperc felbontású modelleket (Magyarországé 2003. novemberében) a világhálón.[115]

A mérés során egy 3-elemű radarrendszert használtak. Az űrsikló nyitott rak-terében maradt a fő antenna, mely egy C- és egy X-sávú antennát, egy az antenna pozícióját mérő berendezést tartalmazott (10.19. ábra)[116].

10.19. ábra - Az SRTM fő antennája az űrsikló rakterében és a raktérből kinyúló tartószerkezet

Az SRTM fő antennája az űrsikló rakterében és a raktérből kinyúló tartószerkezet

Mindkét antenna tudta továbbítani, ill. fogadni a radaljeleket. A külső antenna egy 60 m hosszúságú tartószerkezet végén helyezkedett el. A külső antenna szintén C- és X-sávú antennákat és két GPS berendezést tartalmazott, de az anten-nák csak a radarjelek fogadására voltak képesek. A lefedett terület szélessége a C-sávban 225 km, míg a jobb felbontású képet adó X-sávú méréskor 50 km.

A mérés alapja a radar-interferometria. A C-sávú radar HH és VV polari-záltságú radarjelekkel dolgozik, míg az X-sávú antenna csak VV polarizáltságú jelekkel. A fő- és a mellékantenna távolsága (60 m) megfelel az interferometriai bázisvonalnak. A főantenna által kibocsátott jelek a földfelszíni tárgyakról vissza-verődnek és a fő- és a mellékantenna fogadja a visszaverődő radarhullámokat (10.20. ábra)[117].

Az interferométer a bázisvonal két végén elhelyezkedő antennákra érkező radarjel fáziskülönbségét méri. A fáziskülönbség pontos méréséből megállapítható a jeladó és a tárgy távolsága, a jeladó helyzetének ismeretében pedig a földfelszíni tárgy tengerszint feletti magassága.

Az SRTM mérési eredményeinek feldolgozása után, az É 60° és D 57° szélességi körök között található területekre, a jelenleg legpontosabb globális digitális domborzatmodell jött létre, mely kiválóan használható hidrológiai, geomorfológiai, stb. modellek készítésekor.[118]

10.20. ábra - Radarjelek fáziskülünbségének mérése két antennával az űrsiklón

Radarjelek fáziskülünbségének mérése két antennával az űrsiklón

A MOMS szenzor

A MOMS (Modular Opto-electronic Multi-spectral Stereo Scanner) berendezést az űrsiklókon, illetve a MIR űrállomás Priroda modulján működtették. A német gyártmányú nagy felbontású multispektrális digitális kamera fotogrammet-riai feldolgozásra alkalmas sztereoképeket is tudott készíteni.

Talán a MOMS berendezés volt a legnagyobb hatással az optikai távérzéke-lés fejlődésére azáltal, hogy kombinálta a multispektrális, nagyfelbontású és szte-reoképalkotás lehetőségeit. A kiválasztott multispektrális sávokat használták a Landsat TM, SPOT HRV és az IRS-1C LISS szenzorokban. A CCD alkalmazása terén is forradalmi jelentőségű, mára gyakorlatilag az összes képalkotó rendszer ezen az elven működik.

A MOMS-1 berendezés tervezése 1979-ben kezdődött és az STS-7 (1983. 06.18. – 6 napos küldetés), valamint az STS-11 jelű repülések (1984.02.03. – 8 napos küldetés) során használták az űrsiklón 26,5, ill. 30 percig. A 2-csatornás (0,575–0,625 és 0,825–0,975 µm) kamera térbeli felbontása 20 m volt. A repülés során az űrsikló pályájának inklinációja 28,5°, a repülési magasság 292 km (STS-7), ill. 289-300 km volt. A lefedett terület szélessége 140 km, és összesen 450 kép készült. A MOMS-1 berendezés szenzora volt az első olyan képalkotó rendszer, mely a világűrben alkalmazta a vonal-soros újratöltődő detektorokat (CCD).

A MOMS-2 berendezés a MOMS-1 továbbfejlesztett változata, melyet 1993. januárjában indítottak el az űrsiklón (STS-55 sz. repülés), a German Spacelab D2 nevű program keretében. A képkészítés 1993. április 26. és május 6. között történt. A képek multispektrálisak, többféle felbontásban készültek.

10.10. táblázat - A MOMS-2 szenzorának tulajdonságai[119]

Sáv

mód

spektrális sávok (µm)

térbeli felbontás (m)

radiometrikus felbontás (bit)

lefedett

terület (km)

multispektrális sávok

     

1

MS

0,440-0,505

12,8

8

78/43

2

MS

0,530-0,575

12,8

8

78/43

3

MS

0,645-0,680

12,8

8

78/43

4

MS

0,770-0,810

12,8

8

78/43

pankromatikus sávok

     

5

HR

0,520-0,760

4,2 (nadír)

8

37/27

6

ST (+21,4°)

0,520-0,760

12,8

8

78/43

7

ST (-21,4°)

0,520-0,760

12,8

8

78/43

*MS – multispektrális, HR – nagyfelbontású, ST –sztereo

A spektrális sávok közepeit úgy jelölték ki, hogy a sávok alkalmasak legyenek a növényzet, a vastartalmú kőzetek és a talajfelszínek vizsgálatára. A 7 sávot 7 különböző módon lehet felhasználni a megfigyelés során.

Nagyfelbontású üzemmódban (5. sáv) a lefedett terület szélessége 37, míg a többi sávban 78 km (a névleges 296 km-es pályamagasság alapján). A 21,4°-os előre- ill. hátratekintő irányszög miatt ezekben a sávokban a lefedett területek távolsága a nadírban lefedetett területektől mérve 120 km.

A rendszer 5 lencsét tartalmaz, középen a fő lencse, a négy sarokban a további 4. A lencsék közül 3 a sztereoképek felvételezését végzi, míg a maradék kettő a multispektrális képalkotásért felelős. A központi lencse fókusztávolsága 660 mm, a két sztereolencséé 237,2 mm, míg a multispektrális lencséké 220 mm.

10.11. táblázat - A MOMS-2 változtatható megfigyelési módjai

mód

alkalmazott sávok

megjegyzés

1

5,6,7

nagyfelbontás (HR), teljes sztereo (ST)

2

1,2,3,4

teljes multispektrális (MS)

3

3,4,6,7

2 MS / 2 ST

4

1,3,4,6

3 MS / 1 ST

5

1,3,4,7

3 MS / 1 ST

6

2,3,4,5

3 MS / 1 HR

7

1,3,4,5

3 MS / 1 HR

A MIR űrállomás PRIRODA modulján elhelyezett MOMS-2P berendezés a MOMS-2 folytatásának tekinthető, hiszen csak minimális változtatásokat hajtottak végre a DASA (München) szakemberei. A MIR pályasajátosságaiból következően (pályamagasság 390-420 km, inklináció 51,6°) a lefedett terület szélessége az MS sávokban 90-105 km, a HR sávban 44-50 km, a térbeli felbontás az MS sávokban 15,9-18 m, a HR sávban 5,3-6 m (10.17. ábra). A hosszabb működési időszak (1996-98) alatt a nagyobb inklináció miatt, a Föld közepes szélességű területeiről készültek felvételek[120], melyek a DLR katalógusaiban kereshetők.[121]

10.21. ábra - A MOMS-2P képkészítő geometriája

A MOMS-2P képkészítő geometriája


[115]  ftp://edcsgs9.cr.usgs.gov/pub/data/srtm/Eurasia/

[116] http://spaceflight.nasa.gov/gallery/images/shuttle/sts-99/html/s99e5476.html

[117] NASA JPL SRTM Instrument – in: http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/instrumentinterferometry.html

[118]   Tímár G. et al: Űrtechnológia a digitális domborzati modellezésben: az SRTM adat-bázis – Geodézia és Kartográfia LV. évf. 2003/12 sz. pp. 11-15.

[120]   DLR MOMS Data Products – in:http://www.nz.dlr.de/moms2p/dproducts/

[121]   DLR MOMS-2P Catalogue – in:http://www.nz.dlr.de/moms2p/MOMS-25-07-00/catalog.html