SHARAD ( Mars SHAllow RADar sounder) — это радар подповерхностного зондирования , установленный на зонде Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Он дополняет радар MARSIS на орбитальном аппарате Mars Express , [1] обеспечивая меньшую проникающую способность (около сотни метров), но гораздо более высокое разрешение (15 метров — без конусности — в свободном пространстве). [ необходима цитата ]
SHARAD был разработан под руководством Итальянского космического агентства (ASI, Agenzia Spaziale Italiana) и предоставлен JPL для использования на борту космического корабля NASA Mars Reconnaissance Orbiter в рамках соглашения NASA/ASI, которое предусматривает эксплуатацию данных совместной итальянско-американской командой. Отдел INFOCOM Римского университета Ла Сапиенца отвечает за эксплуатацию приборов, в то время как Thales Alenia Space Italia (ранее Alenia Spazio) разработала и построила приборы. Управление операциями SHARAD осуществляется компанией INFOCOM из Центра операций SHARAD (SHOC), расположенного на территории Alcatel Alenia Space в пригороде Рима .
SHARAD предназначен для картирования первого километра под поверхностью Марса , [ необходима ссылка ] предоставляя изображения подповерхностных рассеивающих слоев с высоким вертикальным разрешением (15 м) с целью обнаружения залежей воды/льда и картирования вертикальной структуры верхних подповерхностных слоев.
SHARAD работает на несущей частоте 20 МГц, передавая « чирпированный » сигнал с полосой пропускания 10 МГц. Ширина импульса составляет 85 мкс, а номинальная частота повторения импульсов составляет 700,28 Гц. Передаваемая мощность составляет 10 Вт пик. Антенна представляет собой 10-метровый диполь. Синтетическая апертура создается на земле для уменьшения нежелательных поверхностных отражений от рассеивателей вне надира в том же диапазоне подповерхностных эхо-сигналов.
SHARAD физически разделен на два элемента:
Инструмент работает с фиксированной частотой повторения импульсов (700,28 Гц), а эхо принимается в ранге 1 (т. е. после второго переданного импульса). Для работы с расширенным диапазоном орбит миссии доступны две альтернативные частоты повторения импульсов (более высокая и более низкая). Система слежения с открытым контуром, основанная на априорном знании рельефа поверхности, является номинальным средством позиционирования окна приема 135 мкс на ожидаемой позиции эха (трекер с закрытым контуром доступен в качестве резерва).
Обработка сигналов на борту прибора минимальна и заключается в когерентном предположении полученных эхо-сигналов (программируется от 1 до 32 с шагом 2) для снижения скорости генерации данных с программируемым числом бит (8, 6, 4).
Сигнал chirp генерируется непосредственно на несущей 20 МГц цифровым генератором chirp и подается на усилитель мощности, за которым следует переключатель передачи/приема и согласующая сеть . Приемник обеспечивает усиление, фильтрацию и цифровую регулировку усиления непосредственно на ВЧ, а оцифровка осуществляется с использованием метода субдискретизации на частоте 26,6 МГц. Один цифровой процессор сигнала обеспечивает как функцию управления, так и функцию обработки.
В состав промышленной группы по приборостроению входят:
Хотя первоначальные исследования датируются 2001 годом, полномасштабная разработка была представлена только в феврале 2003 года. Инженерная модель (ЭМ) прибора была доставлена в компанию Lockheed Martin Space Systems в Денвере (ответственную за космический аппарат) в марте 2004 года и интегрирована в испытательный стенд орбитального аппарата. Модель ProtoFlight (PFM) была доставлена и интегрирована на Mars Reconnaissance Orbiter в Денвере в сентябре 2004 года. Mars Reconnaissance Orbiter был запущен с военно-воздушной базы Кейп-Канаверал 12 августа 2005 года с помощью ракеты-носителя Atlas V - Centaur и достиг орбиты Марса 10 марта 2006 года. Фаза аэродинамического торможения , необходимая для выхода на рабочую орбиту, продолжалась до 30 августа 2006 года. 17 сентября 2006 года была развернута антенна SHARAD, а 19 сентября были успешно проведены первые летные испытания радара . SHARAD находится в эксплуатации с ноября 2006 года.
Радар SHARAD проник в слоистое ледяное отложение северного полюса Марса и выявил относительно небольшое (около 100 метров) максимальное отклонение подстилающей породы, что предполагает прочную литосферу толщиной более 300 километров. [2] Результаты радара, согласующиеся с массивными отложениями водяного льда в средних широтах, подтверждают гипотезу ледника, покрытого обломками. [3]
22 ноября 2016 года NASA сообщило об обнаружении большого количества подземного льда в районе равнины Утопия на Марсе с помощью SHARAD. Объем обнаруженной воды был оценен как эквивалентный объему воды в озере Верхнее . [4] [5] [6]
Расчеты объема водяного льда в регионе основывались на измерениях SHARAD — георадара на борту марсианского разведывательного орбитального аппарата (MRO).
Данные радара SHARAD, объединенные в 3D-модель, показывают скрытые кратеры в северной полярной шапке. Они могут быть использованы для датирования определенных слоев. [7]
Исследование, опубликованное в апреле 2011 года, описывает большое месторождение замороженного углекислого газа вблизи южного полюса. Большая часть этого месторождения, вероятно, попадает в атмосферу Марса, когда наклон планеты увеличивается. Когда это происходит, атмосфера уплотняется, ветры усиливаются, и большие площади на поверхности могут поддерживать жидкую воду. [8] После более подробного анализа было обнаружено, что если все эти месторождения будут преобразованы в газ, атмосферное давление на Марсе удвоится. [9] Существует три слоя этих месторождений; каждый покрыт 30-метровым слоем водяного льда, который не дает CO 2 сублимироваться в атмосферу. При сублимации твердый материал переходит непосредственно в газовую фазу. Эти три слоя связаны с периодами, когда атмосфера разрушалась при изменении климата. [10]
Интерактивная карта-изображение глобальной топографии Марса . Наведите курсор твоя мышьна изображение, чтобы увидеть названия более 60 выдающихся географических объектов, и щелкните, чтобы перейти к ним. Цвет базовой карты указывает относительные высоты , основанные на данных лазерного высотомера Mars Orbiter Laser Altimeter на Mars Global Surveyor NASA . Белые и коричневые цвета указывают самые высокие высоты (от +12 до +8 км ); за ними следуют розовые и красные (от +8 до +3 км ); желтый -0 км ; зеленый и синий — более низкие высоты (до−8 км ). Оси — широта и долгота ; отмечены полярные регионы .
