Wie sendet DSS-14 von Deep Space Network Radar und empfängt es (fast) gleichzeitig? (monostatisches Radar)

@ Hobbes 'kurze, aber gründliche Antwort auf die Frage Was sind monostatische Radarbeobachtungen und wie wird DSS-13 von Deep Space Network verwendet, um den Vorbeiflug des Asteroiden 1999 WK4 an der Erde zu beobachten? sagt uns, dass die DSS-14-Schüssel des Deep Space Network der NASA in der Lage ist, sowohl starke Radarsignale zu senden als auch die extrem schwachen Reflexionen von Objekten im Weltraum zu empfangen.

Dies wird als monostatisches Radar bezeichnet.

Dieses Radar unterscheidet sich ein wenig von der Art von Radar, die zur Erkennung von zu schnellen Autos, Flugzeugen oder Schiffen verwendet wird.

Das Verzögerungs-Doppler-Signal kann verwendet werden, um Bilder von 1999 WK4 und seinem kleinen umlaufenden Mond zu erzeugen, daher kann es eine spezielle Codierung haben, die in einem langen Strom gesendet wird, so dass das empfangene Signal ziemlich kompliziert sein wird. Es ist nicht nur ein " Ping! "

Frage: Wie genau implementiert das DSS-14 von Deep Space Network ein monostatisches Radar für die Untersuchung von Asteroiden im tiefen und cis-Mondraum?

Möglicherweise hilfreiche NASA JPL-Seite https://echo.jpl.nasa.gov/asteroids/1999KW4/1999KW4_planning.2019.html

Der NBC News-Artikel Meile breiter Asteroid und sein winziger Mond, der an diesem Wochenende an der Erde vorbeizoomt; Der "binäre" Weltraumfelsen mit der Bezeichnung 1999 KW4 wird in einer Entfernung von 3 Millionen Meilen harmlos an unserem Planeten vorbeifliegen. zeigt das animierte GIF unten und verlinkt auf die Seite Asteroid Tracker 1999 KW4 .

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Antworten (2)

Offensichtlich setzt der DSS-14 auf getrennte Sende- und Empfangsperioden, kann aber mit einem "quasi-optischen Schalter" schnell zwischen Sende- und Empfangsmodus umschalten. Per Perez und Bhanji (1997) A Quasi-Optical Transmit/Receive Switch for the Goldstone Solar System Radar (pdf: 1 , 2 ):

Aufgrund der großen Entfernungen von der Antenne zum Ziel, die Hin- und Rücklichtzeiten von bis zu mehreren Stunden beinhalten, wurde Duplex in diesem Radarsystem bis vor kurzem dadurch erreicht, dass der Antennen-Subreflektor so positioniert wurde, dass er entweder auf das Sende- oder das Empfangs-Feedhorn fokussiert ist

(Mit anderen Worten, sie konnten ein Signal senden und die Antenne neu fokussieren, sodass die empfangenen Echos zum Empfangs-Feedhorn kamen, und dies war ein langsamer Prozess, aber das war in Ordnung, da die Echos Minuten oder Stunden dauern würden ankommen), aber

Die jüngste Betonung der Beobachtung von erdnahen Asteroiden mit Hin- und Rücklichtzeiten von nur 30 Sekunden stellt eine Schwierigkeit dar, da der Antennen-Subreflektor ungefähr diese Zeit benötigt, um von der Sende- zur Empfangsposition neu positioniert zu werden . Zusätzlich verursacht dies aufgrund der hohen Anzahl von Sende-/Empfangszyklen, die durchgeführt werden können, während ein erdnaher Asteroid am Himmel sichtbar ist, eine große mechanische Abnutzung des Positionierungsmechanismus des 3600 kg schweren Subreflektors mit einem Durchmesser von 9 Metern.

und dass das QOS "Schaltzeiten in der Größenordnung von einer Sekunde ermöglicht, was die Radarabbildung von Asteroiden innerhalb einer Mondumlaufbahn ermöglicht".

Leider ist die Sichtbarkeit der Diagramme im gescannten Papier schlecht und die Erklärung im Text minimal, aber es scheint mir offensichtlich, dass die Umschaltung mittels eines Satzes von Funk-"Spiegeln" erfolgt, die in den Signalpfad bewegt werden während des Empfangs, um den Fokuspunkt zum Empfangs-Feedhorn zu bewegen, und während des Sendens aus dem Weg bewegt.

Ein weiteres Beobachtungsbulletin für einen erdnahen Asteroiden aus dem Jahr 2012 stellt dies fest

Bei DSS-13 müssen wir bistatisch beobachten, da der quasi-optische Schalter bei DSS-14 zur Reparatur entfernt wurde.

was die Notwendigkeit des QOS für die monostatische Abbildung von Objekten in der Nähe bestätigt.

Ich habe mir erlaubt, im zitierten Material mehrmals „Feedhom“ in „Feedhorn“ zu korrigieren – ein offensichtlicher OCR-Fehler.
Danke für die schnelle Antwort! Die bevorstehende engste Annäherung von 1999 WK4 wird tatsächlich eine Umlaufzeit von etwa 35 Sekunden haben.

Ergänzend zur Antwort von @hobbs habe ich die Soar System Radar Group 332F gefunden; Kommunikationsarchitekturen & Forschung Abschnitt 332

mit diesem statischen Bild und diesem animierten GIF (es läuft ungefähr zehnmal und stoppt dann, müssen Sie die Seite neu laden, um das GIF neu zu starten

GIF der quasi-optischen Schalterbetätigung DSS-14

Dazu gibt es diesen 23 Sekunden langen Quasi-Optical Switch Movie (8 MB MOV-Datei) mit Ton und "Kommentar".

Hier sind zwei statische Bilder mit dem optischen Schalter in der einen und der anderen Position. Es sind im Grunde zwei Spiegel in einer Periskop- oder Dogleg-Konfiguration. Wenn es an Ort und Stelle ist, versetzt es den optischen Weg zu einem Speisehorn, und wenn es "aus dem Weg zurückgezogen" wird, setzt sich der optische Weg zu dem auf der Achse liegenden Speisehorn fort.

Quasi-optischer Schalter DSS-14 offen; direkter optischer Weg

oben:: Offen; direkter Strahlengang, unten: Schließen; umgeleiteter optischer Pfad mit Hundebeinen.

DSS-14 quasi-optischer Schalter geschlossen; umgeleiteter oder hundebeiniger Strahlengang

und diese Zeichnung aus dem verlinkten Artikel in der Antwort von @hobbs: Perez and Bhanji (1997) A Quasi-Optical Transmit/Receive Switch for the Goldstone Solar System Radar (pdf: 1 , 2 )

Abbildung 3. Mechanisches Layout des quasioptischen Sende-/Empfangsschalters

Abbildung 3. Mechanisches Layout des quasioptischen Sende-/Empfangsschalters.

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