Sistemas de RADAR. Natural Resources Ressources naturelles Centro Canadiense de Sensoriamento Remoto, Ministerio de Recursos Naturales de Canadá

Transcrição

1 Sistemas de RADAR Natural Resources Ressources naturelles Canada Canada

2 Aplicações de SAR Medição de movimentos da superfície terrestre, visando uma melhor compreensão de terremotos e vulcões e o apoio às equipes de emergência. Estudo do movimento e da variação no tamanho das geleiras e blocos de gelo flutuantes para ajudar a compreender a variabilidade climática de longo prazo. Confecção de mapas de elevação altamente detalhados e precisos. Monitoramento das inundações e prevenção nos locais mais susceptíveis. Análise do terreno para a seleção de áreas prováveis de ocorrência de petróleo ou outros recursos naturais. Identificação e monitoramento em tempo quase real dos derrames de petróleo. Avaliação do vigor das culturas e florestas. Planejamento do desenvolvimento urbano e os seus prováveis efeitos. Estudo das mudanças da cobertura e do uso do solo.

3 Geometria da Órbita do Satélite e Rotação da Terra Satellite Órbita do orbit satélite A latitude Lat and long e a lines longitude are 10 deg estão apartseparadas por 10 graus (1100 km no equador) (1100 Km at the equator) Órbita Satellite do satélite orbit Feixe Radar do beam radar Equador Equator Feixe Radar do beam radar Zona explora da Imaged na imagem swath A altitude RADARSAT do RADARSAT altitude is 800 é de Km800 km Inclination is 98 deg, Period is 98 min A inclinação é de 98 graus; o período é de 98 min. O The satélite satellite se desloca moves 26 graus deg west para oeste a cada órbita (2830 every km orbit no (2830 equador) Km at the equator)

4 Configuração do ERS Antenas do difusiômetro Plataforma Painéis solares Ligação descendente Antena SAR

5 SARs Orbitais: Missões Anteriores SEASAT 1978 SIR-A 1981 SIR-B 1984 Magellan 1990 ERS JERS SIR-C / X-SAR 1994 RADARSAT ERS Shuttle SRTM 2000

6 Missão Magellan a Vênus 1 Imagem gentilmente cedida pelo

7 Missão Magellan a Vênus 2 Cumes de lava na superfície de Vênus imageada pelo radar da Magellan Imagem gentilmente cedida pelo

8 SARs Orbitais: Missões Futuras ENVISAT 2001 SAOCOM 2002 ALOS 2002 RADARSAT LightSAR

9 A Missão NASA/DLR SRTM Antenas auxiliares de radar Antenas principais de radar Braço com 60 m de comprimento Ônibus espacial

10 Missão 1 ENVISAT Rastreio terrestre AATSR Modo de imageamento ASAR Modo de monitoramento global ASAR MERIS

11 Missão 2 ENVISAT

12 O Satélite ENVISAT em Construção

13 A Missão ENVISAT Fase LEOP Aquisição de atitude Mecanismo MEGS de painel solar Desdobramento secundário de painel solar Lançamento Injeção Estágio L7 Separação Rotação do painel solar Kourou Desdobramento primário de painel solar Modo de pontaria fina controlado por roda Modo de redução da velocidade Desdobramento de instrumentos ASAR

14 Sistemas de RADAR Notas Page 1 of 3 Sistemas de RADAR Notas Slide 2 Estas aplicações foram demonstradas com dados do SEASAT, SIR-B/C, ERS e RADARSAT. Algumas aplicações ainda estão em fase de pesquisa, enquanto outras, como o monitoramento de gelo, estão completamente operacionais nos dias de hoje (1999). Esta relação foi retirada das páginas da rede LightSAR e constam de uma lista de aplicações que se espera que sejam usadas pelo futuro sistema LightSAR. Slide 3 Trataremos freqüentemente de dados orbitais de SAR, cuja geometria é mostrada neste slide. A principal diferença dos SARs de aeronaves é que o seu padrão de cobertura é governado pelos mecanismos de órbita e pela rotação da Terra, conforme aqui ilustrado. Slide 4 Este slide exibe a configuração do satélite ERS-1 (1991) e do quase idêntico ERS-2 (1995). Além do sistema de SAR, possuem ainda um difusiômetro e um altímetro de radar. A antena de SAR tem 10 m de comprimento e 1,2 m de largura. A atitude do satélite é controlada de modo que o eixo principal da antena de SAR esteja alinhada com o vetor de velocidade da órbita do satélite. Pode também ser manobrado através de um desvio na variação do tempo para compensar a rotação da terra. Neste caso, é chamado de manobra por guinada, onde o feixe de radar é perpendicular ao rastreio terrestre do satélite, dirigindo o feixe eficazmente para "Doppler zero". A "plataforma" contém todos os equipamentos eletrônicos e de apoio do sistema orbital e inclui: computador de controle sistema de controle de abastecimento de energia sistema de controle de atitude transmissores e receptores de radar sistema de manipulação de dados de radar sistema de comunicações satélite/terra Slide 5 A missão NASA SEASAT foi o primeiro satélite civil de SAR que expôs este tipo de sensor à comunidade de sensoriamento remoto. Durou apenas 4 meses, pois uma falha elétrica o obrigou a parar. Porém, durante esse tempo, foi possível adquirir uma grande quantidade de dados na América do Norte. De particular interesse para o Canadá, construiu-se uma estação receptora na Terra Nova que funcionou bem durante o tempo da missão. Os engenheiros da MacDonald Dettwiler foram os primeiros no mundo a produzirem uma imagem digital de um sistema orbital de SAR. Slide 6 O SAR é útil não somente sobre a Terra, mas também tem sido usado em algumas missões planetárias da NASA. O exemplo mais patente foi a Missão Magellan a Vênus em Como Vênus está continuamente coberto de nuvens, os instrumentos óticos convencionais não podem

15 Sistemas de RADAR Notas Page 2 of 3 adquirir nenhuma imagem da superfície de Vênus. Na Missão Magellan, foi usado um SAR com banda S (2 GHz) para obter imagens com resolução de 100 m da quase totalidade da superfície de Vênus. Os cientistas usaram imagens para entenderem os processos geofísicos e geológicos em Vênus, aumentando os conhecimentos sobre o sistema solar. Slide 7 Foi possível aprender muitas coisas novas através dos dados da missão Magellan, como a existência destes domos de lava na região de Alpha Regio em Vênus. Slide 9 O SRTM foi uma missão conjunta do ônibus espacial (STS-99, Atlantis), com duração de 11 dias, realizada em 19 de setembro de 1999 pela NASA, pela Agência Nacional de Imagens e Cartografia (NIMA) do Departamento de Defesa dos Estados Unidos, pelo DLR e pela ASI, Agência Espacial Italiana. Dois sistemas de SAR independentes, um operando na banda C (instrumento da NASA JPL) e o outro na banda X (DLR/ASI), funcionaram com a antena principal de cada instrumento localizado no compartimento de carga aberto do ônibus. Uma segunda antena de recepção foi montada em um mastro externo desdobrável. O SRTM foi o primeiro a usar a technologia de InSAR orbital com linha de base fixa e passagem fixa, além de faixa de imageamento largo e frequência dupla. A parte mais importante do SRTM consiste de um interferômetro de SAR que utiliza os componentes físicos existentes no compartimento de carga do ônibus do SIR-C/X-SAR, acrescido de antenas secundárias de recepção nas bandas C e X, montadas na extremidade de um braço com 60 m. A resolução espacial das imagens corresponde a 30x30 m, com um erro de localização circular inferior a 20 m. A precisão vertical é de < 16 m (90% de erro linear). Slide 10 ENVISAT-1 é uma missão orbital com sensores múltiplos, gerenciada pela Agência Espacial Européia, cujo lançamento está marcado para maio de ENVISAT-1 transportará um sistema de SAR avançado chamado ASAR. Terá diversas resoluções e faixas de imageamento, bem como um modo ScanSAR semelhante ao do RADARSAT. Além disso, terá polarizações horizontal e vertical, embora não seja de quadratura completa (os canais HH e VV não são mutuamente coerentes). Além do sensor de SAR, terão um radiômetro avançado de varredura ao longo da trajetória (AATSR) e MERIS, um gerador ótico de imagens, de freqüências múltiplas. Slide 11 Já pensou alguma vez como um satélite com grandes painéis solares e uma antena de SAR cabe no veículo de lançamento? É muito apertado! ENVISAT-1 será lançado pelo foguete francês Ariane-5, que possui um compartimento de carga cilíndrico com cerca de 17 m de comprimento e 5 m de diâmetro. O Ariane-5 pode colocar simultaneamente dois satélites de 3000 kg ou um satélite com uma massa de até 6800 kg em órbita de transferência geostacionária, comparado com a carga útil máxima de 4400 kg do Ariane-4. Depois que o foguete atinge a sua altitude operacional, a ogiva se desprende e o satélite é deixado no espaço. Um pequeno foguete na base do satélite propulsiona o satélite para a sua órbita final, normalmente cerca de 800 Km acima da superfície terrestre.

16 Sistemas de RADAR Notas Page 3 of 3 Slide 12 O ENVISAT-1 está sendo testado no Laboratório Espacial de ESTEC (1999). ESTEC é o principal centro de tecnologia da Agência Espacial Européia, localizado em Noordwijk, na Holanda. Slide 13 Algum vez você já imaginou como um satélite é lançado? Este slide apresenta o lançamento do satélite ENVISAT de Kourou, Guiana Francesa, em maio de LEOP significa "Launch and Early Orbit Phase" (Lançamento e Fase da Órbita Inicial), sendo o período mais crítico da vida de um satélite. Observe alguns dos passos seguintes: injeção na órbita (usando foguetes para atingir a órbita final) desdobramento dos painéis solares posicionamento na altitude correta desdobramento da antena de SAR