Геологические исследования из космоса

В 1981 году впервые были реконструированы древние каналы орошения, погребенные под толщей песка в пустыне Сахара. При этом не были использованы такие традиционные археологические инструменты, как кирка и лопата. Мало того, никому даже не пришлось для этого ступить на горячий пустынный песок. Всю основную работу проделали ученые, анализировавшие данные, полученные с радара, установленного на корабле многоразового использования "Колумбия".

На радиоснимке хорошо видно, что Сахара не всегда была безводной пустыней.

Запущенный 12 ноября 1981 года космический радиоинтерферометр версии "А" (Shuttle Imaging Radar-A) предполагалось использовать для объединения разрозненных данных, полученных с радара системы апертурного синтеза Seasat 1978 года запуска.

"Это произошло по счастливой случайности," - вспоминает директор Лаборатории реактивного движения доктор Чарльз Элачи (Charles Elachi), возглавлявший тогда группу ученых, обслуживавших радар "А".

На борту шаттла возможности радара были ограничены тем, что его антенна была способна работать только на одной частоте и получать изображения только под одним углом зрения, используя луч с определенной поляризацией излучения. Тем не менее полученные изображения доказывали, что на некоторых частотах излучение может проникать сквозь песок на глубину до 3 метров.

Стремление к совершенству

Успех первой миссии подтолкнул ученых к разработке усовершенствованного радиоинтерферометра версии "Б" (Shuttle Imaging Radar-B). При проектировании была поставлена задача повышения качества получаемых изображений путем сбора данных под разными углами зрения. В расчет принималась зависимость интенсивности изображения от угла падения радиолуча на поверхность Земли.

Результаты обработки радиоинтерферографического изображения горы Шаста (Mt. Shasta), выполненной доктором Майклом Кобриком (Michael Kobrick), и изображения горы в перспективе

Сравнение радиоинтерферометрических данных, собранных с помощью радара версии "А" и первого в мире искусственного спутника Земли, спроектированного для системы дистанционного мониторинга состояния океанов, - SeaSat - показало, что далеко не всякий участок поверхности Земли достаточно легко и качественно картографируется с одного угла зрения. Для решения проблемы в новой модели радиоинтерферометра была предусмотрена возможность механического поворота антенны.

Радар версии "Б" был выведен в космос на борту корабля многоразового использования "Челленджер" 5 ноября 1984 года. За восемь дней нахождения на орбите Земли учеными во главе с Элачи была проведена калибровка прибора, а также геологические, океанографические и другие научные эксперименты.

Новая антенна позволила получать изображения с нескольких различных углов зрения. Такая технология позволяет генерировать изображения в перспективе, подобные приведенным на снимке.

В связи в возникшими техническими неполадками в системе связи с Землей, НАСА запланировало еще один запуск прибора. Однако после катастрофы "Челленджера" в 1986 году была приостановлена вся программа космических исследований с использованием челноков.

Снова на шаттле

К моменту возобновления космической программы НАСА в 1988 году, Лаборатория реактивного движения в сотрудничестве с германским и итальянским космическими агентствами уже разработала третий вариант комплекса радиоинтерферометрической аппаратуры, получивший название Космического картографического радара с синтезированной апертурой "C/X". Характеристики его составляли внушительный список.

Это был первый полностью поляриметрический бортовой радиоинтерферометр апертурного синтеза. Это означает, что прибор способен собирать информацию, приходящую в волнах произвольной поляризации (поляризованных как в горизонтальной плоскости, так и в вертикальной). Вдобавок аппаратурой поддерживались три частотных режима и электронное управление положением луча. Аэрокосмическим агенством были санкционированы два полета: в апреле и октябре 1994 года. Таким образом стало возможным определить реакцию радара на сезонные изменения климата.

Изображения, полученные в различных режимах, были подвергнуты совместной обработке, результатом которой стали наиболее впечатляющие кадры современной космической картографии.

Каньон (русло) реки Кучарас (Cucharas) в Колорадо в направлении 4152-метрового Испанского пика (Spanish Peaks) (Космическая радиотопографическая миссия)

Высшие достижения в картографии

Однако попытки создания лучшей системы картографирования земной поверхности в JPL не прекращались.

В феврале 2000 года была проведена космическая радиотопографическая миссия, когда закрепленный на шестидесятиметровой выносной стреле шаттла радар в течение 10 суток проводил съемку земной поверхности, охватив при этом около 80 процентов поверхности суши. Полученная в результате топографическая карта будет иметь самое высокое из доступных разрешение на сегодняшний день.

Санта-Барбара, Калифорния и снежная вершина горы Абель (Mt. Abel) (2,526 м)

Как известно, качество съемки в радиодиапазоне слабо зависит от погодных условий и освещенности земной поверхности. Тем самым открываются огромные перспективы для наук о Земле. В течение последних двадцати лет JPL находилась на переднем крае разработки радаров и имеет в активе много важных научных и технических открытий.

В заключение приведем несколько ссылок по данной теме:
http://southport.jpl.nasa.gov/
О применении радиотопографии в археологии см.
Археологические раскопки в космосе.

Источник: юбилейный пресс-релиз Лаборатории реактивного движения НАСА от 12 ноября 2001 года.