Микроволновый радиометр
-
Микроволновый радиометр (MWR)
- Измеряет энергию на длинах волн от 0,3 до 300 ГГц
- Используется для дистанционного зондирования, прогнозирования погоды, мониторинга климата и радиоастрономии
- Атмосфера и растительность полупрозрачны в микроволновом диапазоне
-
История и развитие
- Первые разработки в 1930-1940-х годах
- Роберт Дикке представил первый радиометр в 1946 году
- В 1962 году НАСА запустило миссию «Маринер-2» с радиометром
- В 1978 году запущен сканирующий многоканальный радиометр на спутнике «Нимбус»
- В 1980-х годах разработаны многочастотные радиометры с двойной поляризацией
-
Принцип действия
- Твердые вещества, жидкости и газы испускают и поглощают микроволновое излучение
- Линии поглощения кислорода и водяного пара используются для получения температурных и влажностных профилей
- Измерение на двух частотах позволяет получить информацию о водяном паре и жидкой воде
-
Дизайн и калибровка
- Состоит из антенной системы, радиочастотных компонентов и серверной части
- Переключатель Дикке используется для калибровки
- Калибровка включает «горячую-холодную» калибровку с использованием эталонных черных тел
-
Поиск профилей температуры и водяного пара
- Температурные профили получены на частоте 60 ГГц
- Излучение пропорционально температуре и плотности кислорода
-
Использование сигналов яркостной температуры
- Кислород равномерно распределен в атмосфере
- Сигналы яркостной температуры используются для определения температурного профиля
- В центре поглощающего комплекса преобладает атмосфера, близкая к радиометру
- Перемещение в область окна дает суперпозицию из близких и дальних областей атмосферы
-
Вертикальные профили водяного пара
- Используются линии поглощения на частоте 22,235 ГГц и 183,31 ГГц
- Аналогичный подход применяется для получения вертикальных профилей водяного пара
-
Спутниковые приборы
- Микроволновые приборы установлены на полярной орбите для наблюдения Земли и метеорологии
- Различают инструменты для визуализации и звуковые инструменты
- Инструменты для визуализации используют низкие частоты для наблюдения за соленостью, влажностью, температурой и осадками
- Звуковые инструменты работают в режиме перекрестного прослушивания для измерения температуры и влажности
-
Примеры микроволновых радиометров
- Microwave/Imager, сканирующий многоканальный микроволновый радиометр, WindSat, устройство микроволнового зондирования, микроволновый датчик влажности
- Микроволновый визуализирующий радиометр с синтезом апертуры определяет влажность и засоленность почвы
-
Приборы космического зондирования
- К 2010-м годам на межпланетных аппаратах установлено четыре микроволновых радиометра
- «Маринер-2» определил, что высокая температура Венеры исходит от поверхности
- Радиометры установлены на зондах «Юнона-Юпитер», «Розетта-комета» и «Кассини-Гюйгенс»
- Зонд Juno изучает атмосферу Юпитера с помощью микроволнового радиометра MWR
-
Наземные сети
- MWRnet — сеть ученых, работающих с наземными микроволновыми радиометрами
- Цель MWRnet — облегчить обмен информацией и участие в международных проектах
- В долгосрочной перспективе миссия направлена на создание операционного программного обеспечения и форматов данных