На базе выполненных работ по природе и физическим параметрам океанских явлений, и работ по принципам и результатам радиолокационного зондирования океана из космоса – рассматриваются перспективные варианты построения системы глобального оперативного мониторинга наиболее значимых океанских явлений. Используя известные данные о параметрах океанских объектов (в том числе – штормовых волн и гравитационных сейсмических волн, образующих цунами), приводятся основные требования к параметрам формируемых радиолокационных изображений и к баллистическим параметрам космической группировки. Современные аэрокосмические радары способны формировать три вида изображений: яркостное, определяемое вариациями интенсивности отраженного сигнала; скоростное, отображающее поле градиентных течений и уровенное, отображающее рельеф поверхности. Морская поверхность нестационарна и поэтому, в отличие от суши, при использовании синтезированной апертуры возникают проблемы с фокусировкой – если требуется соответствующее азимутальное разрешение.
Существующие космические радары, с успехом используя обратное рассеяние при зондировании суши – как правило, не удовлетворяют современным требованиям по формированию океанских изображений (ширина зоны обзора порядка 2000 км при заданной чувствительности по измеряемому параметру и ограниченной мощности излучения). В то же время морская поверхность, в отличие от поверхности суши, позволяет использовать квази-зеркальное рассеяние, иными словами – бликовую дорожку, аналогичную наблюдаемой глазом световой дорожке на закате Солнца, при малых углах зрения относительно горизонта. Предлагаемые радиолокационные системы строятся именно на этом принципе – что и позволяет обеспечить выдвигаемые требования.
Основой первого варианта системы является тандем из двух МКА, находящихся на одной и той же орбите с высотой ~800км и заданным (при запуске) временным интервалом. Переход от восходящей к нисходящей части витка требует перехода от излучения на приём, т.е. на каждом МКА устанавливаются излучающая и приёмная антенны. Для около-полярной орбиты и одиночного тандема, время повторяемости «без-пропусковых» изображений на экваторе c учётом ширины зоны обзора – примерно соответствует периоду обращения (~100 минут), так что для средних широт и трёх тандемов достижимо время повторяемости порядка ~20 минут, что и необходимо для цунами-оповещения. Второй вариант использует «подсвет» заданного района (например, Тихого океана по «меридиану разломов», где возможны цунами) с геостационарного аппарата. Будучи региональным по применению, этот вариант имеет определённые эксплуатационные преимущества (неизлучающий одиночный приёмный аппарат), однако он не обеспечивает наблюдением около-экваториальную область. Третий вариант (также региональный) использует излучение и приём с геосинхронных аппаратов при заданном угле отклонения относительно экватора, проекции орбит на Землю образуют «восьмёрку» с центром на экваторе. Таким образом, каждый из предлагаемых вариантов обладает определёнными преимуществами – в зависимости от класса наблюдаемых объектов, их расположения и степени обеспечения указанных требований.
Для всех трёх вариантов наиболее востребованным является режим панорамного радиовысотомера, что требует применения поперечно-базовой интерферометрии для формирования изображений поля уровня океана. Изображения осреднённого поля штормовых волн требуют применения частотной интерферометрии. В обеспечение этих режимов нами были проведены численно-модельные исследования применительно к первому (глобальному) варианту системы. Были проведены инженерно-физические расчёты по достижимым параметрам тандема, использующего сравнительно небольшую антенную базу (5м). Эти параметры вводились в модель, на вход подавалась полу-эмпирическая пространственно-временная модель гравитационных волн, распространившихся в Тихом океане в результате Курильского землетрясения (4 октября1994г.). Сравнение исходных (гидродинамических) и полученных (радиолокационных) изображений поля уровня показывает, конечно, их определённые отличия – однако несомненен факт перспективности и реальной осуществимости подобной системы в ближайшее время, на базе имеющихся в России технологий. Таким образом, имеется реальная возможность осуществить разработку отечественной системы глобально-оперативного мониторинга океанских явлений в соответствии с Федеральной Космической Программой на 2016 – 2025гг. (ОКР «Океан»).

Работа была выполнена при поддержке государственного задания ФАНО России, тема № 0149-2018-0001, гранта РНФ № 17-19-01616 и гранта РФФИ № 18-55-20010.