Benzersiz bir anten kombinasyonu uzaktan algılamada devrim yaratabilir

Daha büyük antenler daha iyidir, en azından coğrafi izlemeyle ilgilenen araştırmacılara göre. Bunun nedeni, izleme uygulamalarında daha yüksek çözünürlüğün daha büyük açıklıklar gerektirmesidir. Dolayısıyla, bir hükümet danışmanlık firması olan Leidos’tan bir araştırmacının, dönen bir anteni düz bir “seyrek” diziye bağlayarak uzaktan radyo frekansı izleme sisteminin etkin açıklık boyutunu önemli ölçüde artıran bir fikir geliştirdiğinde uzaktan algılama topluluğunda oluşan heyecanı hayal edin.

Dr. John Kendra tam olarak bunu yaptı ve bu ona sadece teknolojiyi ilerletmek için iki NASA Institute for Advanced Concepts (NIAC) hibesi kazandırmakla kalmadı, aynı zamanda uzaktan algılama üzerine bir teknik konferansta bir ödül makalesi ödülü de kazandırdı. Başka bir deyişle, doğru bir şekilde uygulanırsa, Döner Hareketli Genişletilmiş Dizi Sentezi (R-MXAS) teknolojisi uzaktan algılama uygulamaları için bir oyun değiştirici olabilir.

Bunun nedenini anlamak için, sentetik açıklıklı radarın (SAR) altında yatan kavramı anlamak en iyisidir. Bir SAR sisteminde, bir sensör o alanın yanından geçerken tek bir alanın birden fazla görüntüsü toplanır. Daha sonra bu görüntüler, tek bir görüntü kompozisyonu oluşturmak için özel olarak tasarlanmış bir algoritma kullanılarak birleştirilir. Bu görüntüler bulutların arasından görülebilir ve genellikle uzaktan algılamada, özellikle okyanus seviyelerini izleme gibi yer izleme uygulamalarında kullanılır.

R-MXAS, tipik bir SAR sisteminin hareket yönünü birleştiren ve en az üç ayrı antenden gelen verileri bir araya getiren sentetik açıklık görüntüleme radyometresinin (SAIR) bir uygulamasıdır. Bir anten, aslında 1 boyutlu “seyrek” bir anten olan büyük, 2 boyutlu bir düzlemdir. Düz düzleme dik açıyla dönen bir bağın her iki ucuna iki anten bağlanır.

Bu antenlerden gelen veriler yakalanır ve bir kısmı uzaktan algılama uydusunda gerçekleşecek, bir kısmı ise yerde gerçekleşmesi gerekecek olan özel bir sinyal işleme algoritmasında birleştirilir. Bu sinyal işleme algoritmaları, onu oluşturan fiziksel bileşenlerin toplamından çok daha büyük bir açıklık alanı oluşturur ve bu da uzaktan algılama meraklılarının aradığı şeydir.

Bu teknolojinin belirli bir uygulaması yer nemi izlemesidir. Şu anda, ESA’nın yürüttüğü Toprak Nemi ve Okyanus Tuzluluğu (SMOS) görevi olarak bilinen bir görev var. “Piksel” başına yaklaşık 35 km çözünürlükte genel toprak nem içeriğini izleme konusunda mükemmel bir iş çıkarıyor. Ancak bunu alçak bir Dünya yörüngesinden yapıyor, yani bu tahminleri yalnızca birkaç günde bir güncelleyebiliyor.

Bu güncelleme hızı, sahadaki koşullara göre daha spesifik tepkiler verebilmelerine olanak tanıyan daha hızlı bir çevrim süresi ve daha yüksek çözünürlük görmek isteyen son veri müşterileri için hayal kırıklığı yaratıyor.

R-MXAS bu iki isteğe de yardımcı olabilir. Öncelikle, Dr. Kendra’nın hesaplamalarına göre, jeostasyon yörüngesinden aynı 35 km çözünürlüğü haritalayabilir ve bu da tüm bir yarımküreyi aynı anda ve sürekli olarak izlemesine olanak tanır. Bu özel son rapor, R-MXAS’ın çözünürlüğü 35 km yerine 5-10 km’ye nasıl çıkarabileceğine dair ayrıntılara girmese de, fikir en azından teoride, aynı çoklu anten yapılandırmasının çözünürlüğü daha da artırmak için yüksek kazançlı faz dizisi olarak kullanılabileceğini göstermek için ele alınmıştır.

Fikrin yeni niteliği ve uzaktan algılama topluluğundaki diğer araştırmacılar tarafından coşkuyla kabul görmesi göz önüne alındığında, R-MXAS, 2018’deki orijinal Faz I hibesinin hemen ardından, 2019’da NIAC Faz II hibesi almaya seçilen şanslı projelerden biri oldu.

Kısa bir arama, en son makalenin 2021’den olduğunu ve konsepti uygulayan başka bir benimsenmiş plan veya görev olmadığını gösteriyor, ancak bir yerdeki bir projenin bunu yapacağı anlaşılıyor. R-MXAS gibi bir teknoloji için çok çeşitli kullanım durumları göz önüne alındığında, bu kullanım durumunun ne olabileceği henüz belli değil.