Двухпозиционная квазизеркальная радиолокация морской поверхности: механизмы СВЧ рассеяния и возможности решения океанологических задач из космоса.

На базе имеющихся данных о спектрах развитых ветровых волн, рассматриваются условия применимости метода Кирхгофа для построения диаграмм УЭПР (удельной эффективной поверхности «рассеяния вперёд») для квазизеркальной области спектра, где эффективный радиус кривизны определяется длиной морской волны, численно соответствующей длине волны зондирующего СВЧ сигнала. Обосновывается неприменимость метода малых возмущений (ММВ) для оценки вклада в УЭПР более коротких спектральных составляющих. Трехмерные диаграммы УЭПР строятся в координатах поверхности для четырёх волн СВЧ диапазона и двух скоростей ветра. Учитываются особенности зондирования Земли с космической орбиты, близость угла визирования зеркальной точки к углу Брюстера и возможность одновременного формирования широкозахватных радиолокационных изображений для соосной и перекрёстной поляризационных компонент отраженного сигнала. Делается вывод о том, что с учётом сделанных приближений возможно формировать панорамные изображения для определённых (выбранных) параметров морских волн при ширине зоны обзора порядка 2000км. Далее, на базе ранее выполненных работ инженерного плана, предлагаются три возможных варианта модификации космического радиолокационного «тандема», предназначенные для оперативного мониторинга океанских явлений. Вариант «А» использует РСА с двух-поляризационным приёмом и «площадкой осреднения» размером 10м , что позволяет диагностировать скорость ветра и отслеживать мелкомасштабные явления, деформирующие мелкие ветровые волны (внутренние волны, загрязняющие плёнки), а также судовую обстановку. Вариант «Б» использует РСА в «нефокусированном» режиме, соосно-горизонтальную поляризацию антенн и предложенный А.И. Баскаковым частотно-интерференционный метод приёма для формирования поля высот энергонесущих волн. Этот вариант может оказаться значительно эффективнее при мониторинге штормовых волн, по сравнению с используемыми в настоящее время СВЧ скаттерометрами. Вариант «В» использует режим реальной апертуры с разрешением порядка 10км и поперечно-базовый интерферометр на приёмном аппарате – что позволяет осуществить «панорамный радиовысотомер», оперативно восстанавливающий вариации поля уровня океана. По варианту «А» (формирование мелкомасштабного изображения поля уклонов ветровых волн) и по варианту «В» (формирование мезомасштабного изображения поля уровня волн цунами, Курильский очаг, 1994г) проведено численное моделирование, подтвердившее, в основном, результаты аналитических и инженерных расчётов.
Работа проведена при поддержке РНФ, грант № 14-50-00095