Az ICEYE csapata nemrégiben különleges kísérletbe kezdett: arra voltak kíváncsiak, hogy mennyi radarfelvételt lehet készíteni egy fázisvezérelt antennával, (SAR) szerelt műhold egyetlen áthaladás alatt. Az eredmények a maguk nemében egyedülállóak és sokatmondóak hiszen a Föld megfigyelés ezen radaros technológiája kevésbé ismert.

Azok számára akiknek újdonság ez a fajta kép alkotó eljárás, vagy csak felfrissítenék a tudásukat a témában, mindenképp ajánlom a SAR technológia alapjait  bemutató korábbi bejegyzés felkeresését.

Tehát, az ICEYE arra kereste a választ, hogy hány felvétel készítése lehetséges egy területről egy áthaladás során. Ez ugye azért is érdekes, mert az optikai Föld megfigyelő műholdakkal szemben, a SAR műholdaknak némi időre van szüksége az apertura szintetizálására. Ez az idő a kép részleteségével is összefügg, ami az ICEYE esetében a standard 50cm. 

 A fázisvezérelt antennák egyik legérdekesebb tulajdonsága, hogy az egyes sugárzó elemek időzítésének (vagy fázisának) módosításával a nyalábot különböző irányokba lehet vezérelni, nem csak közvetlenül az antenna előtti térbe. Ami igazán lenyűgöző, hogy ezt impulzusonként is meg lehet tenni – vagyis minden egyes radarimpulzus más-más irányt világíthat meg (és onnan rögzíthet adatot). Egy másodperc alatt körülbelül 6000 ilyen impulzust sugárzunk ki.

 ICEYE X35 műhold Melbourne térségében való elhaladása. Balra a műhold pozíciója és a hozzá tartozó jel besugárzás iránya a kiválasztott területhez. Forrás: ICEYE 

Ehhez először fizikailag az antenna irányát egy nagyobb területen belüli központi pontra állítjuk, majd minden egyes radarimpulzushoz fáziskorrekciót alkalmazunk. Így több különálló pontot tudunk egyetlen koherens adatgyűjtési időszakba sűríteni – vagyis egy olyan időtartamba, amikor aktívan radaradatokat rögzítünk, mielőtt kikapcsolnánk a rendszert, hogy a műhold (jelen esetben az ICEYE-X35) más izgalmas dolgokat is csinálhasson, például napozzon és pihenjen egy kicsit.

Melbourne térségében vizsgált 20 5km×5km terület Forrás: ICEYE 

A teszt során készített két minta felvétel. Forrás: ICEYE

Egy érdekes körülmény is kiolvasható a beszámolót készítő Darren Muff beszámolójából, aki egyébként az ICEYE SAR Engineering igazgatója, nevezetesen, hogy a teszt elvégzése után a műholdat leállítják. Jobban belegondolva ez érthetővé is válik, hiszen itt aktív radar jel besugárzásról van szó, és a műhold valószínűleg ez idő alatt lemeríti az akkumulátorát. Ez persze nem feltétlenül kell bekövetkezzen minden SAR műhold esetén, de az ICEYE a relatív kis 120kg tömegű műholdakkal dolgozik, vagyis akkumulátor kapacitás ennek megfelelően korlátozott. Ez ugyanakkor nem feltétlenül jelent hátrányt, mert a kis méretet a konstelláció nagy számával kompenzálják. Jelenleg övék a legnagyobb számú aktív SAR flotta, amivel a leggyakoribb terület hozzáféréssel rendelkeznek, ami komoly taktikai előnyt jelenthet a harctéri alkalmazáshoz. Nem véletlen, hogy az ICEYE a szektor egyik legdinamikusabban fejlődő piacvezető szereplője.

ICEYE SAR Műhold specifikációk - tömeg:120kg - Akkumulátor: 1,4kWh - Energiaellátás: 5 napelem csúcs teljesítmény 345W 

Nyilván több fajta képalkotó eljárás alkalmazható, a terület nagysága, és a részletesség függvényében. 

Tehát akkor mennyi az annyi?

A maximumot célzó megközelítés azt igényli, hogy miközben fizikailag egy fix pontra irányítjuk az antennát, elektronikusan elforgassuk a radar nyalábját. Egy idő után azonban a nyaláb már túl messzire tér el az antenna „előre” irányától ahhoz, hogy még érdemi jelerősítést (antenna nyereséget) biztosítson – tehát a korlátot az határozza meg, milyen közel vannak egymáshoz a megfigyelni kívánt célpontok.

Egy másik korlátozó tényező, hogy minden kép elkészítéséhez némi időre van szükség (általában 3–5 másodperc), hogy létrejöjjön a szintetikus apertúra. Ha több képet akarunk készíteni, akkor korábban kell elkezdenünk az adatgyűjtést, ami azt eredményezi, hogy egyes képek „ferde” (squinted) geometriával készülnek, nem pedig közvetlenül az oldalsó irányból – ahol a radar a leghatékonyabban működik.

Ha ezt a ferde betekintési szöget túl nagyra növeljük, az rontja a képminőséget: nő a távolság a célterülethez, és megjelenik a radarra jellemző „layover” torzító hatás, ami különösen a magas objektumokat kezd furcsán ábrázolni. Jelenleg úgy gondoljuk, hogy körülbelül 20 célpont a gyakorlati maximum, de van néhány ötletünk, hogyan lehetne ezt a számot még egy kicsit növelni.

 20 terület egyenként 5km × 5km vagyis 250km2 terület 50cm leképzése lehetséges egyetlen áthaladással, ami egyáltalán nem rossz, viszont ezt követően a műhold telepeit újra kell tölteni. Ideális körülmények között (napfényes szakaszban, reális hatásfokkal számolva):

A műhold 1,4 kWh-s akkumulátora kb. 1 óra 40 perc alatt feltölthető. Ez nem folyamatos töltést jelent, hanem több keringésen keresztül, a napfényes szakaszokban történik. Ez  körülbelül 2 teljes keringést vehet igénybe. Ugyanakkor azt is érdemes megjegyezni, nem valószínű, hogy ilyen maximumra járatott eljárást gyakran alkalmaznák. A nagy kormányzati akár több tonnás SAR műholdak nagyobb antennával, nagyobb akkumulátor kapacitással nagyobb lefedettséget, és valószínűleg folyamatosabb működést tesznek lehetővé, de a radar geometriai őket is ugyanúgy korlátozza.

 Forrás:

https://www.iceye.com/blog/beyond-the-echo-phased-array-antenna