Comment le nouveau satellite Nisar de la NASA et de l’Inde verra la Terre

Lorsque la NASA et l’Indian Space Research Organization (ISRO) lancent le nouveau satellite terrestre d’ouverture synthétique de la NASA-ISRO (NISAR), cela capturera des images détaillées d’images détaillées de la surface de la terre qui montrera la mesure dans laquelle les petites parcelles de terre et de glace, mesurant ce mouvement vers des fractions de pouce. Lors de la génération d’images de presque toutes les surfaces solides de la terre deux fois tous les 12 jours, Nisar observera la flexion de la croûte terrestre avant et après des catastrophes naturelles telles que les tremblements de terre; surveiller le déplacement des glaciers et des manteaux de glace; et fera suite aux écosystèmes, notamment la croissance forestière et la déforestation.

Les capacités extraordinaires de cette mission proviennent de la technique mentionnée en son nom: le radar d’ouverture synthétique (SAR). Démarré par la NASA, pionnier dans son utilisation dans l’espace, le SAR combine différentes mesures, prises tandis que le radar vole directement à la surface, pour affiner la focalisation du paysage observé ci-dessous. SAR fonctionne comme un radar conventionnel, qui utilise le micro-ondes pour détecter les surfaces et les objets distants, mais intensifie le traitement des données pour révéler les propriétés et les caractéristiques de haute résolution.

Pour obtenir de tels détails sans utiliser le SAR, les satellites radar auraient besoin d’antennes trop grandes pour être jetées en orbite, encore moins à fonctionner. Avec une largeur de 12 mètres (39 pieds) lorsqu’elle est déployée, le réflecteur de l’antenne radar Nisar est aussi large que la longueur d’un bus urbain. Cependant, il faudrait avoir 19 kilomètres (12 miles) de diamètre afin que l’instrument de bande M Mission L, en utilisant des techniques radar traditionnelles, puisse prendre des images pixélées de la terre jusqu’à 10 mètres (30 pieds) de large.

Le radar d’ouverture synthétique “nous permet de son acronyme en anglais) en Californie du Sud de 2001 à 2016.” La mission Nisar ouvrira un tout nouveau domaine pour en savoir plus sur notre planète considérée comme un système dynamique ».

Elachi est arrivé au JPL en 1971 après avoir obtenu son diplôme de Caltech, rejoignant un groupe d’ingénieurs qui ont développé un radar pour étudier la surface de Vénus. Donc, comme maintenant, l’attractivité du radar était simple: je pouvais collecter des mesures de jour et de nuit et de voir à travers les nuages. Le travail de l’équipe a conduit à la mission de Magallanes à Vénus en 1989 et à plusieurs missions radar du ferry spatial de la NASA.

Un radar en orbite fonctionne selon les mêmes principes que celui qui suit les avions d’un aéroport. L’antenne spatiale émet des impulsions micro-ondes vers la terre. Lorsque les impulsions entrent en collision avec quelque chose – un cône volcanique, par exemple – dispersé. L’antenne reçoit les signes qui rebondissent comme un écho dans l’instrument, qui mesure son intensité, le changement de fréquence, le temps nécessaire pour revenir et s’ils ont rebondi sur plusieurs surfaces, telles que les bâtiments.

Ces informations peuvent aider à détecter la présence d’un objet ou d’une surface, de sa distance et de sa vitesse, mais la résolution est trop faible pour générer une image claire. Conçu pour la première fois dans Goodyear Aircraft Corp. En 1952, SAR résout ce problème.

“Il s’agit d’une technique pour créer des images à haute résolution à partir d’un système à basse résolution”, a déclaré Paul Rosen, scientifique du projet Nisar dans le JPL.

Au fur et à mesure que le radar se déplace, son antenne transmet un micro-ondes en continu et reçoit des échos de la surface. Parce que l’instrument se déplace par rapport à la Terre, il y a de légers changements dans la fréquence des signaux de retour. Appelé Effet Doppler, c’est le même effet qui fait augmenter le ton d’une sirène et augmenter lorsqu’un camion de pompiers s’approche, puis s’abaisse lorsque le camion s’éloigne.

Le traitement informatique de ces signaux est comme l’objectif d’un appareil photo qui redirige et concentre la lumière pour produire une photographie claire. Avec le SAR, la trajectoire de l’engin spatial forme la «lentille» et le traitement est conforme aux modifications de l’effet Doppler, ce qui permet d’ajouter les échos dans une seule image ciblée.

Un type de visualisation basée sur SAR est un interférogramme, qui est une composition de deux images prises à des moments différents qui révèlent ses différences en mesurant le changement dans le retard des échos. Bien qu’ils puissent sembler un art moderne pour l’œil inexpérimenté, les bandes concentriques multicolores des interférogrammes montrent dans quelle mesure les surfaces terrestres se sont déplacées: plus les bandes sont rapprochées, plus le mouvement est grand. Les sismologues utilisent ces visualisations pour mesurer la déformation de la terre due aux tremblements de terre.

Un autre type d’analyse SAR, appelé polarimétrie, mesure l’orientation verticale ou horizontale des ondes de retour en relation avec l’orientation des signaux transmis. Les vagues qui rebondissent dans les structures linéaires, telles que les bâtiments, ont tendance à revenir dans la même orientation, tandis que celles qui rebondissent dans des caractéristiques irrégulières, telles que des tasses d’arbres, reviennent dans une autre orientation. En cartographiant les différences et l’intensité des signaux de retour, les chercheurs peuvent identifier la couverture terrestre d’une zone, qui sert à étudier la déforestation et inondations.

Ces analyses sont des exemples de la manière dont Nisar aidera les chercheurs à mieux comprendre les processus qui affectent des milliards de vies.

“Cette mission comprend un large éventail de recherches scientifiques vers l’objectif commun d’étudier notre planète changeante et les impacts des risques naturels”, a déclaré Deepak Putrevu, collision de l’équipe scientifique de l’ISRO au Space Applications Center à Ahmedabad, en Inde.

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