Les chercheurs de Skoltech Alessandro Golkar et Ksenia Osipova, et l'ancien étudiant du Massachusetts Institute of Technology (MIT) Giuseppe Cataldo (qui travaille maintenant au Goddard Space Flight Center de la NASA) ont développé, dans le cadre d'une collaboration Skoltech-MIT, un modèle pour aider les ingénieurs à créer et à sélectionner les conceptions conceptuelles les plus prometteuses de systèmes radar par satellite. En optimisant la conception de ces instruments en évolution rapide, le modèle favorise leur introduction plus rapide et plus rentable, menant à de meilleures cartes et tempête, inondation, et la surveillance des glissements de terrain. L'étude est sortie en Acta Astronautica .

L'imagerie satellitaire de la Terre est utilisée pour surveiller l'utilisation des terres agricoles, couverture de glace océanique, changement côtier, et les événements météorologiques hostiles. Ces observations sont faites dans différentes bandes du spectre électromagnétique, y compris les ondes radio. Contrairement aux imageurs optiques ou infrarouges, les radars observent les cibles indépendamment de leur éclairement, contourner les nuages, et fonctionnent généralement bien par tous les temps.

Cependant, afin de fournir la même résolution qu'un instrument de longueur d'onde plus courte, le radar doit être physiquement plus grand, ce qui rend difficile l'installation sur un satellite. Une solution consiste à utiliser des radars à synthèse d'ouverture. Le SRAS atteint une haute résolution en augmentant artificiellement son ouverture, ou antenne "taille". Monté sur un satellite, un SAR émet une impulsion radar et parcourt une certaine distance avant que l'impulsion ne revienne et soit capté à un endroit différent. La distance parcourue entre alors en compte dans la taille virtuelle de l'antenne, comme s'il était beaucoup plus grand, ce qui se traduit par une meilleure qualité d'image avec une antenne relativement petite.

Malgré cette astuce de gonflage de l'ouverture, Le SRAS a toujours été piloté par de gros satellites coûteux, car les radars étaient encore assez volumineux et consommaient beaucoup d'énergie. Cela a changé avec l'avènement du SRAS plus petit et plus léger. Ceux-ci sont aux premiers stades de développement mais évoluent rapidement, assume déjà des tâches telles que la détection et la surveillance des déversements d'hydrocarbures.

Alors que le nombre de satellites de plus en plus petits en orbite augmente, Les ingénieurs SAR se demandent lesquels d'entre eux sont des supports envisageables pour les radars miniaturisants. Ceci est particulièrement pertinent car des recherches récentes suggèrent que des dizaines de SRAS basés sur des micro ou nanosatellites travaillant ensemble pourraient largement surpasser les grandes missions SAR conventionnelles, si la rentabilité est prise en compte dans l'équation.

Avec la gamme d'options étendue, il devient de plus en plus difficile d'équilibrer les caractéristiques de performance du radar avec d'autres paramètres d'une mission de lancement SAR. Certaines des variables impliquées sont les orbites disponibles, modèles radar et satellite - avec leurs dimensions physiques et une foule de caractéristiques, tels que le débit de données et la consommation d'énergie. Cette complexité nécessite une approche informatique pour soutenir la conception des futures missions d'observation de la Terre basées sur le SAR.

Pour remédier à ce, une étude récente dirigée par Skoltech présente un modèle mathématique pour créer des conceptions conceptuelles SAR optimales. Le modèle optimise les caractéristiques SAR avec une méthode appelée exploration spatiale commerciale. Ce terme, qui est une combinaison de « compromis » et « espace de jeu, " implique que le modèle aidera les concepteurs à un stade précoce à analyser les nombreux compromis impliqués dans le processus, évaluer rapidement de nombreuses alternatives de conception et identifier les solutions optimales à poursuivre.

L'article démontre l'utilité du modèle en examinant les instruments radar sur un large éventail de petites plates-formes satellitaires : 1, 265 conceptions de radars réalisables sont réduites à moins de 44 conceptions optimales pour différentes fréquences radio. Les chercheurs concluent que les petits satellites sont une plate-forme réalisable pour les radars à haute fréquence 8-12 GHz et 4-8 GHz, mais pas pour la bande 1-2 GHz. Les conditions pour rendre ce dernier type de SRAS réalisable sont discutées, ainsi que les limites de faisabilité et les contraintes techniques sur les exigences associées aux instruments et aux engins spatiaux. La fréquence de répétition des impulsions apparaît comme la principale contrainte limitante de l'espace commercial SAR. En d'autres termes, cette caractéristique est le facteur le plus puissant, avant la consommation d'énergie, taille de l'antenne, débit de données, etc.—pour réduire les configurations radar à un ensemble limité de conceptions réalisables.

Dans une analyse séparée, l'équipe envisage des radars pour la toute petite plateforme 3U CubeSat, identifier 44 conceptions optimales parmi environ 13, 000 candidats possibles. L'étude explore les contraintes opérationnelles requises pour le développement de ces radars miniaturisés innovants. Les auteurs concluent que le SRAS pour les CubeSats est réalisable du point de vue des instruments et proposent que leurs conceptions soient désormais considérées au niveau de la mission, ainsi que les implications pour la conception des engins spatiaux.

Le modèle présenté dans l'étude s'applique à des systèmes radar montés sur un seul satellite. Ça pourrait, cependant, être étendu à l'avenir pour tenir compte des moyens de combiner les satellites SAR en constellations.