Warum kann die Doppelantenne von Cryosat steile Hänge des antarktischen Eises „besser erkennen“ als Sentinel-3?
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Der BBC-Bericht Climate change: Satellite fix saveds Antarctic data erklärt, dass frühere Probleme fehlender Daten in Küstennähe angegangen wurden, und obwohl die Wissenschaftler hoffnungsvoll sind, gibt es anhaltende Bedenken:
An den Daten von Sentinel-3 muss noch gearbeitet werden, wo das Gelände steil abfällt – an den Rändern der Antarktis und entlang ihrer Halbinsel – aber in seiner ersten Höhenkarte des Kontinents erfasst der Satellit die Schlüsselbereiche des Massenverlusts in der westlichen Eisdecke.
„In der Umgebung von Pine Island und Thwaites erkennt es eindeutig die Hauptsignale eines dynamischen Ungleichgewichts. Dies sind die Hotspots der Ausdünnung. Es sieht also die wichtigen Dinge“, sagte Dr. McMillan.
„Die Halbinsel war schon immer schwierig für Radar-Höhenmesser, nur wegen der Größe des Radar-Fußabdrucks im Vergleich zur Größe der Gletscher. Aber ich denke, das ist etwas, das sich entwickeln wird.
„Man vergisst leicht, dass die Sentinel-3-Mission neu ist, und es ist wahrscheinlich, dass je mehr Menschen mit neuen Ansätzen an ihren Daten arbeiten, es möglich sein wird, mehr Informationen zu extrahieren.“
Der Artikel erläutert dann die Überlegenheit des Cryosat-Radarhöhenmessers speziell für diese Bereiche:
Die Frage für die Europäische Union und ihren technischen Partner, die Europäische Weltraumorganisation, ist, ob sie es noch besser machen könnten?
Das Cryosat-Raumschiff ist – wie der Name schon sagt – ein spezialisierter Eisbeobachtungssatellit. Es war ein Experiment mit Dual-Antennen-Technologie, die alle anderen Radar-Höhenmesser in diesen schwer zu erfassenden Bergregionen übertrifft.
[...]
„Die Bodenverarbeitung kann nach dem Start aufgerüstet werden, aber nicht der Höhenmesser selbst“, kommentierte Dr. Amandine Guillot von der französischen Raumfahrtbehörde (Cnes).
„Deshalb kann zum Beispiel der Sentinel-3-Höhenmesser nicht so viele Daten abrufen wie Cryosat über der Küstenzone der Antarktis.
„Deshalb hat die Cristal-Mission, die das primäre Ziel der Eisüberwachung hat, einen echten Mehrwert gegenüber der Sentinel-3-Mission.“
DIE FRAGE: Was genau hat es mit dem „Doppelantennen-Interferometer“ von Cryosat auf sich, das steile Hänge des antarktischen Eises besser erkennen kann als das Radar von Sentinel-3?
Grafik: Cryosat hat ein Doppelantennen-Interferometer, das steile Hänge besser erkennen kann. ESA
Antworten (1)
Bob Jacobson
Das SIRAL-Instrument hat aufgrund seiner Wellenformverarbeitung eine bessere räumliche Auflösung:
Im Gegensatz zu herkömmlichen Radar-Höhenmessern, bei denen das Intervall zwischen den Impulsen etwa 500 us beträgt, sendet der CryoSat-2-Höhenmesser einen Impulsstoß mit einem Intervall von nur 50 us zwischen ihnen. Die zurückkehrenden Echos werden korreliert, und durch gleichzeitige Behandlung des gesamten Bursts kann der Datenprozessor das Echo in Streifen aufteilen, die über die Spur angeordnet sind, indem er die leichten Frequenzverschiebungen (verursacht durch den Doppler-Effekt) in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung ausnutzt Teile des Balkens.
(Von https://earth.esa.int/web/guest/missions/esa-operational-eo-missions/cryosat/instruments/siral )
Die beiden Antennen sind Teil dieses Modulationsschemas.
Jeder Streifen ist etwa 250 m breit und das Intervall zwischen den Bursts ist so angeordnet, dass sich der Satellit jedes Mal um 250 m vorwärts bewegt. Die durch aufeinanderfolgende Bursts abgelegten Streifen können daher einander überlagert und gemittelt werden, um Rauschen zu reduzieren. Dieser Betriebsmodus wird als Synthetic Aperture Radar oder SAR-Modus bezeichnet. 
Phasenunterschied zwischen zurückkommenden Radarwellen Um den Einfallswinkel zu messen, wird eine zweite Empfangsantenne aktiviert, um das Radarecho mit zwei Antennen gleichzeitig zu empfangen. Wenn das Echo von einem Punkt nicht direkt unter dem Satelliten kommt, gibt es einen Unterschied in der Weglänge der Radarwelle, die gemessen wird. Die einfache Geometrie liefert den Winkel zwischen der Basislinie, der Verbindung der Antennen und der Echorichtung.
Effektiv wird die SAR-Verarbeitung mit den zwei Antennen anstelle einer einzelnen größeren Antenne und eines Bildgebungssensors verwendet.
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