Способ исследования планет


 


Владельцы патента RU 2554086:

Корабельников Анатолий Тимофеевич (RU)

Изобретение относится к астрономии и астрофизике и может использоваться для исследования дальних, в особенности внесолнечных, планет. Технический результат состоит в обеспечении возможности исследования планет, движущихся близ звезд, находящихся от Солнца на расстояниях до 2000 световых лет. Для этого в космическое пространство на орбиты с радиусами до 300 миллиардов километров от Солнца и с различными наклонениями к плоскости эклиптики выводят космические радиотелескопы (РТ), образуют из них и земных радиотелескопов по крайней мере один радиоинтерферометр со сверхдлинной базой (РСДБ) и осуществляют поиск планет с молниеактивными атмосферами. Систему радиотелескопов, входящих в один РСДБ, ориентируют на избранную для исследований планету и производят синхронизированный, с привязкой к системе единого времени прием каждым РТ электромагнитного излучения (ЭМИ) от молниевых разрядов, происходящих в атмосфере планеты, и в особенности ЭМИ, отраженного от подстилающей поверхности планеты в районе каждого разряда. Накопленную информацию от всех РТ передают по командам из земного пункта управления на наземные приемные станции, осуществляют стандартным корреляционным методом обработку полученных массивов данных и строят изображения подстилающей поверхности исследуемой планеты в области каждого молниевого разряда. Совмещая множество полученных - с перекрытиями - карт локальных районов поверхности, составляют карту поверхности всей планеты. 1 з.п. ф-лы.

 

Предлагаемое техническое решение относится к астрономии и астрофизике, а именно к способам исследования планет, вращающихся вокруг звезд, расположенных на расстояниях от Солнца до 2000 световых лет (и, возможно, дальше).

Известен способ исследования планет, заключающийся в том, что на орбиту вокруг планеты выводят спутник с радиолокационной станцией (РЛС) бокового обзора, облучают с использованием этой РЛС поверхность планеты, принимают отраженное радиоизлучение и с использованием корреляционной обработки принятых сигналов создают (строят) карту поверхности исследуемой планеты, определяют высотный рельеф подстилающей поверхности, а также иные параметры и характеристики планеты. См., например, изобретение РФ №2066060 (МПК-6 G01S 13/90) «Способ картографирования с помощью синтезированной апертуры»; публикацию (диссертацию) «Определение характера отражения поверхности Венеры по данным радиолокационной съемки автоматическими искусственными спутниками “Венера 15” и “Венера 16”», автор Кривцов А.П.; АН СССР, Институт радиотехники и электроники, 1989 г.; книгу «Радиолокационные станции с цифровым синтезированием апертуры антенны», авторы В.Н. Антипов, В.Т. Горяинов и др., М.: Советское радио, 1988 г.; книгу «Радиолокационные станции бокового обзора», авторы А.П. Реутов и др., М.: Советское радио, 1970 г.

Недостатком этого способа является необходимость доставки к каждой исследуемой планете космических аппаратов с РЛС бокового обзора на борту, что пока невозможно при исследованиях планет, вращающихся близ других звезд.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ исследования внеземных объектов радиоинтерферометрическим методом (см., например, статью Л.И. Матвеенко (изобретателя способа) «РСД исследования - супер разрешение», опубликована в журнале «Известия Крымской астрофизической обсерватории», №3 за 2007 г., стр 66-77), который, в частности, используется в настоящее время в работе российской радиоастрономической космической обсерватории «Спектр-Р» («РадиоАстрон») и будет использоваться в работе проектируемой ныне другой российской радиоастрономической космической обсерватории «Спектр-М» («Миллиметрон»). В соответствии с этим способом размещают на Земле на максимально возможных расстояниях и/или в космическом пространстве систему из двух или более радиотелескопов (РТ), направляют их синхронно на исследуемый внеземной объект, осуществляют прием и регистрацию поступающих от него радиосигналов, а затем, используя корреляционный метод обработки и сравнения задержек и измененных фазовых и иных характеристик сигналов от разных радиотелескопов системы, строят изображение исследуемого внеземного объекта. Корреляционный метод обработки сигналов от радиоинтерферометров со сверхдлинными базами (РСДБ) был предложен изобретателями метода и к настоящему времени уже надежно отлажен и развит - см., например, публикации «Обобщенный многочастотный синтез и деконволюция радиоинтерферометрических изображений», Лихачев С.Ф. и др. (Препринт Физического Института им. П.Н. Лебедева, РАН, №31, 2003 г., Москва); «Принципы пакетной корреляционной обработки РСДБ-данных», Грачев В.Г. и др. (Препринт Института прикладной астрономии, №171, 2004 г., СПб.); «Обработка РСДБ-наблюдений: Программный пакет QUASAR 2. Методы анализа данных» В.С. Губанов и др. (Препринт Института прикладной астрономии, №142, 2002 г., СПб.); «Корреляционный РСДБ-спецпроцессор нового поколения» В.Г. Грачев и др. (Препринт Института прикладной астрономии, №163, 2004 г., СПб.) и книгу «Интерферометрия и синтез в радиоастрономии» Томпсон А. (М.: Физматлит, 2003 г.). Исследования производят в широком диапазоне радиочастотного электромагнитного излучения (ЭМИ).

Недостатком этого способа является невозможность исследования с его помощью планет, движущихся близ звезд, находящихся от Солнца на расстояниях до 2000 световых лет.

Целью предлагаемого технического решения является обеспечение возможности исследования планет, движущихся близ звезд, находящихся от Солнца на расстояниях до 2000 световых лет.

Указанная цель осуществляется следующим образом.

В космическое пространство на орбиты с радиусами до 300 миллиардов километров от Солнца и с различными наклонениями к плоскости эклиптики выводят космические радиотелескопы, образуют из них и земных радиотелескопов по крайней мере один РСДБ и осуществляют поиск планет с молниеактивными атмосферами. Затем всю систему радиотелескопов, входящих в один РСДБ, ориентируют на избранную для исследований планету и производят синхронизированный (с привязкой к системе единого времени) прием каждым РТ электромагнитного излучения от молниевых разрядов, происходящих атмосфере планеты, и в особенности ЭМИ, отраженного от подстилающей поверхности планеты в районе каждого разряда. Накопленную информацию от всех РТ передают по командам из земного пункта управления на наземные приемные станции, осуществляют стандартным методом (см. указанные выше публикации) корреляционную обработку полученных массивов данных и строят изображения подстилающей поверхности исследуемой планеты в области каждого молниевого разряда. Совмещают множество полученных с перекрытиями карт локальных районов поверхности и составляют карту поверхности всей планеты.

Развитие способа достигают за счет того, что при корреляционной обработке радиоизлучения от молний сначала формируют по переднему - наиболее мощному - фронту принятого сигнала трехмерное изображение каждой отдельной молнии, выявляют ее расположение в пространстве относительно подстилающей поверхности планеты, ее размеры и пространственную структуру, а затем с учетом полученных при этом данных вычисляют вклад каждого отдельного участка молнии в суммарное электромагнитное излучение, отраженное от подстилающей поверхности, и формируют локальную карту данного участка поверхности планеты

Пример осуществления способа

Для увеличения точности получаемых изображений корреляционную обработку полученных массивов данных от каждого молниевого разряда производят в два этапа: сначала выделяют передний - наиболее, естественно, мощный - фронт ЭМИ, поступающий в РТ непосредственно от молнии, за счет корреляционной обработки строят (восстанавливают) изображение и детальную трехмерную (пространственную) структуру каждой конкретной молнии, а затем с учетом ЭМИ от каждого ее отдельного элемента осуществляют построение для каждого из пространственно разнесенных РТ массива возможных следовых, возникающих в результате наложения отражений от элементов рельефа, частей импульсов ЭМИ от данной молнии. После этого производят корреляционный анализ следовых частей (фронтов) импульсов ЭМИ, принятых каждым РТ, осуществляют сравнение модельных (гипотетических) следовых импульсов с фактически полученными данными и производят выбор той модели пространственного рельефа, для которой свойственно наибольшее совпадение синтезированного следового импульса (для каждого отдельного РТ) с фактически принятой соответствующим РТ следовой частью импульса. При этом производят многократные (итерационные) последовательные (для ЭМИ от одной и той же молнии) уточнения модельных расчетов - до получения точного совпадения с принятыми РТ данными.

Для получения еще более точных карт поверхностей (рельефов, наличия водных или иных образований и др.) используют многократную корреляционную обработку и простое сравнение и даже усреднение изображений одних и тех же районов планеты, полученных в разное время (от разных молний).

Предложенный метод при расстояниях между отдельными РТ до 600 миллиардов километров (при их нахождении в противоположных расположениях относительно Солнца) позволит в несколько миллионов раз - по сравнению с достигнутыми ныне - увеличить пространственную разрешающую способность РСДБ.

Реализация предложенного возможна уже на достигнутом ныне уровне развития науки и техники.

Использование в соответствии с предложенным способом «местных энергетических ресурсов» (излучения молний в атмосферах исследуемых планет) позволяет на несколько порядков увеличить соотношение полезный сигнал/шум в принимаемых радиотелескопами ЭМИ от указанных планет.

Главным достоинством предложенного способа является возможность получения с его помощью подробных карт поверхностей внесолнечных планет, что невозможно иными известными методами.

Простое - без корреляционной обработки - наблюдение за молниеактивными планетами (т.е. - планетами с молниеактивными атмосферами) позволит также со сверхвысокой точностью определять параметры орбитального движения таких планет и их диаметры.

Предложенный способ позволяет также выявлять смены времен года, их длительности, климатические особенности и иные характеристики исследуемых планет.

Анализ радиочастотных спектров, ослаблений и искажений картин фронтов ЭМИ от молний, прошедших через атмосферу под разными углами к подстилающей поверхности, позволит определять составы атмосфер, наличие и параметры радиационных поясов планет.

1. Способ исследования планет, характеризующийся тем, что в космическое пространство выводят радиотелескопы, формируют из этих радиотелескопов трехмерную радиоинтерферометрическую систему с расстояниями между и космическими, и земными радиотелескопами до 300 миллиардов километров, ориентируют все радиотелескопы в одном направлении на исследуемые в выбранной последовательности планеты - в особенности на внесолнечные, отличающийся тем, что выявляют планеты, которые обладают молниевой активностью в атмосферах, принимают синхронно во всем доступном диапазоне радиочастот электромагнитное излучение и от каждой зафиксированной и выделенной молнии и радиоизлучение от каждой такой молнии, отраженное от подстилающей поверхности планеты, обрабатывают на корреляторах полученные массивы данных от всех радиотелескопов, принимавших радиоизлучение от исследуемой планеты, строят карты поверхности этой планеты в районе каждой выделенной молнии, а затем совмещают множество полученных карт локальных районов поверхности и составляют карту поверхности всей планеты.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при корреляционной обработке радиоизлучения от молний сначала формируют по переднему - наиболее мощному - фронту принятого сигнала трехмерное изображение каждой отдельной молнии, выявляют ее расположение в пространстве относительно подстилающей поверхности планеты, ее размеры и пространственную структуру, а затем с учетом полученных при этом данных вычисляют вклад каждого отдельного участка молнии в суммарное электромагнитное излучение, отраженное от подстилающей поверхности, и формируют локальную карту данного участка поверхности планеты.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области авиационного вооружения, в частности к способам наведения управляемых ракет класса «воздух-воздух» с активными радиолокационными головками самонаведения для поражения целей - постановщиков активных когерентных помех, преимущественно самолетов - помехопостановщиков.

Изобретение относится к радиолокации, в частности к методам измерения углового положения цели в разнесенной радиолокации с обнаружением "на просвет". .

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для обнаружения, измерения координат, распознавания и сопровождения низколетящих малоразмерных объектов.

Изобретение относится к радиолокационным системам обнаружения источников радиоизлучений (ИРИ) и определения координат и параметров их движения, в частности к угломерным двухпозиционным пассивным радиолокационным системам (УДПРЛС), используемым для оценивания параметров траектории подвижного ИРИ.

Изобретение относится к радиолокационным системам, в частности к угломерным двухпозиционным пассивным радиолокационным системам. .

Изобретение относится к радиопеленгации, в частности к пассивным моноимпульсным пеленгаторам, определяющим линию положения (ЛП) источника радиоизлучения (ИРИ). .

Изобретение относится к радиолокации, в частности к бистатической радиолокации. .
Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиолокационных станциях для управления воздушным движением, для контроля воздушного пространства.

Изобретение относится к области передачи информации, связи, радионавигации и радиолокации. .

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в навигационных и метеорологических системах. Достигаемый технический результат - уменьшение габаритов при сохранении точностных характеристик. Указанный результат достигается за счет того, что устройство содержит грозопеленгационное устройство, индикатор, при этом грозопеленгационное устройство состоит из двух разнесенных грозоприемников, устройство содержит также переменную линию задержки, два фиксатора длительности передней части сигнала, блок определения временного рассогласования между двумя сигналами и постоянное запоминающее устройство. Все перечисленные средства определенным образом соединены между собой. 3 ил.

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к наземно-космическим радиолокационным комплексам. Техническим результатом является увеличение зоны обнаружения каждого приёмного комплекса по угловым координатам до величины ±90° относительно нормали к поверхности земли, в том числе для малоразмерных объектов и объектов, выполненных по технологии «Стелс». Для этого в систему введены дополнительные передающие комплексы, размещенные на космических аппаратах на околоземной орбите с угловым сдвигом α=360°/M, где M - общее количество передающих комплексов, причем в каждый передающий комплекс введены блок кодировки навигационных параметров, выход которого подключен к первому входу передающей антенны, первый вход - к выходу генератора зондирующего сигнала, а второй вход - к выходу системы навигации, выходом подключенной также ко входу системы управления и связи передающего комплекса, второй выход которой через систему ориентирования соединен со вторым входом передающей антенны, в состав каждого приемного комплекса введена диаграммообразующая схема. 9 ил.

Изобретение относится к области авиационной техники и может использоваться при разработке авиационных и зенитных управляемых ракет. Предложенный способ поражения цели-постановщика когерентных помех заключается в пространственном разнесении излучателя зондирующего сигнала и приемника отраженного от цели сигнала, которое достигается путем одновременного пуска функционально связанной группы как минимум из двух ракет, передатчики которых излучают на разных частотах, а приемники воспринимают частоты передатчиков соседних ракет. Это практически исключает взаимные помехи, т.к. приемники прицельно настроены на частоту излучаемого сигнала своего передатчика и находятся вне полосы частот приемника. При этом обеспечивается высокоточное наведение ракет, которые необходимо пускать по максимально расходящимся траекториям типа «клещи». Технический результат - повышение эффективности поражения цели-постановщика когерентных помех путем пуска и наведения ракет с активными радиолокационными головками самонаведения, излучающими зондирующие сигналы на разных частотах, с приемниками, настроенными на частоту передатчиков соседних ракет. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх