Микроволновый радиометр-спектрометр нового поколения с предельными характеристиками для изучения Земли из космоса в диапазоне 6 – 220 ГГц

В работе проведен подробный анализ состояния и обозначены тенденций развития космической радиометрии. Разобраны характеристики основных типов радиометров с коническим сканированием работавшие на околоземной орбите последние 10 лет на российских и зарубежных спутниках.
Приведенные данные и анализ опубликованных проектов сканирующих радиометров, которые предполагается включать в состав аппаратуры спутников ДЗЗ в ближайшей перспективе, позволяют очертить круг принципиальных параметров, отличающих радиометры нового поколения от уже имеющихся в нашей стране и за рубежом. Это, прежде всего, параметры, определяющие измерительные свойства радиометра: погрешность измерения яркостной температуры во всем спектре рабочих частот прибора менее 1К (у современных приборов 3-4 К и более); высокая чувствительность на элемент разрешения ~ 0,1 К; высокая долговременная стабильность ~ 0,1 К; применение зеркальных антенн диаметром 1 -2 метра; высокая потоковая эффективность антенны ~ 0,95 и выше; возможность проведения поляризационных измерений всех четырех параметров Стокса теплового радиоизлучения; снижение веса и энергопотребления приборов благодаря применению интегральных СВЧ схем; возможность наблюдения одного и того же элемента поверхности под разными азимутальными углами при сканировании по полной образующей конуса.
Учитывая опыт разработки спутникового радиометра интегрального влажностного зондирования атмосферы (МИВЗА), и на основе проведенного анализа, предложен проект микроволнового радиометра-спектрометра (МРС) нового поколения с предельными характеристиками в спектре частот 6 – 220ГГц. МРС предназначен для детальных дистанционных исследований параметров системы атмосфера–океан внутритропической зоны конвергенции, включающей районы катастрофических тропических циклонов с борта искусственного спутника Земли. МРС должен позволить определить содержание водяного пара в атмосфере от 10 до 80кг/м2, детальные профили влажности на 7 уровнях и температуры атмосферы на 6 уровнях, водозапас облачности от 0 до 2кг/м², интенсивность осадков в пределах: 0 – 50мм/час, ТПО с погрешностью не более 1К и относительной погрешностью не более 0,1К, поля вектора скорости ветра над морской поверхностью с точностью 1–2 м/с по скорости и 10–20º по направлению.
Для сравнения, в работе приведены основные характеристики зарубежных радиометров нового поколения. Это, прежде всего, Conical Microwave Imager/Sounder (CMIS), имеющий в составе 77 каналов в диапазоне 6 – 200 ГГц и проект MEGHA-TROPIQUES, в состав которого включены радиометры SAPHIR, имеющий шесть каналов на частоте 183 ГГц, и радиометр MADRAS, работающий на частотах 10.6; 18; 23; 36; 89 и 157 ГГц.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект № 11-05-00493_а).