Temui Nisar: Satelit yang akan menonton setiap inci dari planet kita yang berubah

Nisar, misi satelit bumi yang akan datang oleh NASA dan ISRO, berjanji untuk merevolusi bagaimana kita memantau permukaan Bumi.

Menggunakan radar aperture sintetis mutakhir (SAR), itu akan menangkap gambar yang sangat rinci, melacak perubahan dalam lapisan es, hutan, dan bahkan pergeseran kecil di tanah dari gempa bumi.

Nisar: satelit yang mengamati bumi yang revolusioner

NASA dan Organisasi Penelitian Luar Angkasa India (ISRO) diatur untuk meluncurkan satelit pengamat bumi yang inovatif, Nisar (radar bukaan sintetis NASA-Isro), dalam beberapa bulan mendatang. Satelit canggih ini akan menangkap gambar permukaan bumi yang sangat terperinci, mampu mendeteksi gerakan di area kecil tanah dan es ke fraksi satu inci. Nisar akan memindai hampir semua permukaan padat Bumi dua kali setiap 12 hari, memberikan wawasan berharga tentang bagaimana planet ini berubah seiring waktu. Ini akan melacak pergeseran kerak bumi sebelum dan sesudah bencana alam seperti gempa bumi, memantau pergerakan gletser dan lapisan es, dan mengamati perubahan ekosistem, termasuk pertumbuhan hutan dan deforestasi.

Kemampuan luar biasa Nisar berasal dari penggunaan radar bukaan sintetis (SAR), sebuah teknologi canggih yang dipelopori oleh NASA untuk aplikasi ruang angkasa. SAR bekerja dengan menggabungkan beberapa pengukuran radar yang diambil sebagai orbit satelit di atas kepala, menciptakan gambar yang sangat rinci dari permukaan bumi. Tidak seperti radar tradisional, yang menggunakan gelombang mikro untuk mendeteksi objek yang jauh, SAR meningkatkan pemrosesan data untuk memberikan gambar yang lebih tajam dan lebih tepat yang mengungkapkan karakteristik permukaan dalam detail yang luar biasa.

Desain radar inovatif untuk pencitraan presisi

Untuk mendapatkan detail seperti itu tanpa SAR, satelit radar akan membutuhkan antena yang terlalu besar untuk diluncurkan, apalagi beroperasi. Dengan lebar 39 kaki (12 meter) saat dikerahkan, reflektor antena radar Nisar selebar bus kota panjang. Namun itu harus berdiameter 12 mil (19 kilometer) untuk instrumen L-band misi, menggunakan teknik radar tradisional, untuk gambar piksel Bumi hingga 30 kaki (10 meter) di seberang.

Radar aperture sintetis “memungkinkan kami untuk memperbaiki hal -hal dengan sangat akurat,” kata Charles Elachi, yang memimpin misi SAR NASA Spacerborne sebelum menjabat sebagai Direktur Laboratorium Propulsi Jet NASA (Jpl) Di California Selatan dari tahun 2001 hingga 2016. “Misi Nisar akan membuka ranah yang sama sekali baru untuk belajar tentang planet kita sebagai sistem yang dinamis.”

Bagaimana SAR bekerja

Elachi tiba di JPL pada tahun 1971 setelah lulus dari Caltech, bergabung dengan sekelompok insinyur yang mengembangkan radar untuk belajar Venus' permukaan. Kemudian, seperti sekarang, daya pikat Radar sederhana: itu bisa mengumpulkan pengukuran siang dan malam dan melihat melalui awan. Pekerjaan tim mengarah ke misi Magellan ke Venus pada tahun 1989 dan beberapa misi radar antar -jemput NASA.

Radar yang mengorbit beroperasi pada prinsip yang sama dengan satu pesawat pelacak di bandara. Antena SpaceBorne memancarkan pulsa gelombang mikro menuju Bumi. Ketika pulsa mengenai sesuatu – kerucut gunung berapi, misalnya – mereka menyebar. Antena menerima sinyal -sinyal yang bergema kembali ke instrumen, yang mengukur kekuatan mereka, perubahan frekuensi, berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk kembali, dan jika mereka memantul dari beberapa permukaan, seperti bangunan.

Informasi ini dapat membantu mendeteksi keberadaan objek atau permukaan, jaraknya, dan kecepatannya, tetapi resolusinya terlalu rendah untuk menghasilkan gambaran yang jelas. Pertama kali dikandung di Goodyear Aircraft Corp pada tahun 1952, SAR membahas masalah itu.

“Ini adalah teknik untuk membuat gambar resolusi tinggi dari sistem resolusi rendah,” kata Paul Rosen, ilmuwan proyek Nisar di JPL.

Saat radar bergerak, antena -nya terus -menerus mentransmisikan gelombang mikro dan menerima gema dari permukaan. Karena instrumen bergerak relatif ke bumi, ada sedikit perubahan frekuensi pada sinyal pengembalian. Disebut Doppler Shift, itu adalah efek yang sama yang menyebabkan lapangan sirene naik ketika pemadam kebakaran mendekat kemudian turun saat berangkat.

Pemrosesan komputer dari sinyal -sinyal itu seperti lensa kamera mengarahkan dan memfokuskan cahaya untuk menghasilkan foto yang tajam. Dengan SAR, jalur pesawat ruang angkasa membentuk “lensa,” dan pemrosesan menyesuaikan pergeseran Doppler, memungkinkan gema diagregasi menjadi satu gambar yang terfokus.

Menganalisis permukaan bumi dengan SAR

Salah satu jenis visualisasi berbasis SAR adalah interferogram, gabungan dari dua gambar yang diambil pada waktu yang terpisah yang mengungkapkan perbedaan dengan mengukur perubahan dalam keterlambatan gema. Meskipun mereka mungkin terlihat seperti seni modern di mata yang tidak terlatih, pita interferogram konsentris multicolor menunjukkan seberapa jauh permukaan tanah telah bergerak: semakin dekat pita, semakin besar gerakannya. Seismolog menggunakan visualisasi ini untuk mengukur deformasi lahan dari gempa bumi.

Jenis analisis SAR lainnya, yang disebut polarimetri, mengukur orientasi gelombang pengembalian vertikal atau horizontal relatif terhadap sinyal yang ditransmisikan. Gelombang memantul dari struktur linier seperti bangunan cenderung kembali dalam orientasi yang sama, sementara mereka memantul dari fitur -fitur yang tidak teratur, seperti kanopi pohon, kembali dalam orientasi lain. Dengan memetakan perbedaan dan kekuatan sinyal pengembalian, para peneliti dapat mengidentifikasi tutupan lahan suatu daerah, yang berguna untuk mempelajari deforestasi dan banjir.

Dampak Nisar pada Sains dan Masyarakat

Analisis semacam itu adalah contoh cara Nisar akan membantu para peneliti lebih memahami proses yang mempengaruhi miliaran jiwa.

“Misi ini berkemas dalam berbagai sains menuju tujuan bersama mempelajari perubahan planet kami dan dampak bahaya alam,” kata Deepak Putrevu, bersama tim ISRO Science di Pusat Aplikasi Luar Angkasa di Ahmedabad, India.