home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Space & Astronomy / Space and Astronomy (October 1993).iso / pc / text / facts / mgnsar.fs < prev    next >
Text File  |  1993-06-28  |  6KB  |  118 lines
  1.  
  2.  
  3. FACT SHEET:        MAGELLAN SYNTHETIC APERTURE RADAR
  4.  
  5.      Astronomical imaging is traditionally done with optical
  6. instruments. There have been spectacular results using optical
  7. scanning instruments on spacecraft such as Voyager. The
  8. traditional approach is useless at Venus, however, where thick
  9. clouds obscure the surface.
  10.      The longer wavelengths of radar are needed for the Magellan
  11. mission for successful imaging and a new approach, specifically a
  12. synthetic aperture radar, is needed to acquire fine resolution
  13. images.
  14.      Synthetic aperture radar (SAR) is sometimes called imaging
  15. radar, or side-looking radar because it looks at its target to
  16. one side of the radar track. It is a technique that uses many
  17. radar echoes gathered over an extended interval to sharpen, or
  18. increase, the resolution. SAR relies heavily on ground-based
  19. computers and otherwise differs significantly from real aperture
  20. radar in which each echo is processed by itself.
  21.      SAR technique involves mounting the radar on a moving
  22. platform, an aircraft or spacecraft, and directing the radar
  23. energy in the form of short pulses with a highly directional
  24. antenna to the side.
  25.      The direction along the track of motion is called azimuth
  26. and the direction across the track of motion is called range.
  27.      The radar energy is sent out in short pulses and the echoes
  28. are recorded in the dead time between transmissions. Resolution
  29. is improved in the azimuth direction because of the movement of
  30. the radar antenna. While one echo looks very much the same as the
  31. next if observed on an oscilloscope, the echoes have subtle
  32. differences due to the motion of the antenna between echoes.
  33.      This motion causes an effect similar to a train whistle
  34. pitch change as it passes by. This pitch or frequency change is
  35. called the Doppler frequency and is used to sharpen the
  36. resolution in azimuth.
  37.      The resolution the Magellan SAR will achieve at Venus will
  38. range from about 120 meters to 300 meters. The best resolution,
  39. down to 120 meters, will be at and near periapsis, about 10
  40. degrees north of the equator.
  41.      SAR sends out several thousand pulses of radio energy each
  42. second at the speed of light (186,200 miles per second) as it
  43. moves along its path. The Magellan SAR is designed to illuminate
  44. a target swath 20 kilometers (12 miles) wide as Venus rotates
  45. slowly on its axis below it.
  46.      Venus rotates in a retrograde direction (that is opposite
  47. from the rotation of the Earth and most of the other planets) and
  48. one Venus rotation takes 243 Earth days.
  49.      The swaths will slightly overlap as Magellan orbits Venus.
  50. The imaging swaths will be made at an altitude of 275 kilometers
  51. (171 miles) at its closest approach, or periapsis, out to 2,400
  52. kilometers (1,491 miles) at the ends of each swath.
  53.      Magellan will look at each target area a minimum of four
  54. times from which will be constructed a two-dimensional radar
  55. image from three characteristics of each radar pulse:
  56.      --The time the signal takes to make the round trip between
  57. the transmitter and the target.
  58.      --The Doppler shift, a measurement of relative motion that
  59. is similar to a change in pitch, measured as the radar and target
  60. pass each other.
  61.      --The brightness, or reflectivity, of each component, added
  62. to a geometric grid to complete the image.
  63.      These factors are brought together and defined by a
  64. computer.
  65.      There is another way to look at it. The SAR takes advantage
  66. of the spacecraft's motion to create a synthetic aperture many
  67. times its actual size. It collects many echoes as it moves along.
  68.      As it moves along its path, it looks at the target at an
  69. angle toward the side which extends the size of the beam, or
  70. footprint.
  71.      At the same time, the altimeter looks straight down with a
  72. separate antenna to determine the elevation of ground features.
  73.      The large antenna used for SAR has one more function. It
  74. also acts as a radiometer. In this passive mode it observes the
  75. natural thermal emissions of the surface. This will aid
  76. scientists in determining the composition of surface material.    
  77.       The altimeter antenna is fixed to the spacecraft separate
  78. from, but adjacent to, the large SAR antenna. The horn-like
  79. antenna generates a fan beam about 10 by 30 degrees along the
  80. spacecraft's ground track. It is offset 25 degrees from the SAR
  81. antenna and a portion of the beam always looks straight down
  82. despite variations in the SAR look-angle which ranges from 15
  83. degrees to 45 degrees. 
  84.      The altimeter resolution will be about 30 meters. The
  85. altimeter measures the echo time, and therefore the distance,
  86. between the radar and the surface below the radar. Many altimeter
  87. systems send out a signal and wait for the echo. Because of the
  88. orbital altitude and need to improve the signal strength, the
  89. Magellan radar altimeter sends 17 pulses and listens for their
  90. return.
  91.      The altimeter footprint is usually very broad, 20 to 55
  92. kilometers (12 to 34 miles). The data from the altimeter are
  93. combined with the spacecraft's position to produce a topography
  94. map which represents the height above the mean planetary surface.
  95.      The SAR generates large volumes of data compared with almost
  96. any other space data system. The data are buffered and stored in
  97. the radar and the spacecraft for playback to Earth later in the
  98. orbit.
  99.      The radar data comes into the digital portion of the radar
  100. electronics in bursts of 36 million bits per second (Mbps) and
  101. are buffered down to a constant rate of 800 thousand bits per
  102. second (kbps). These data are recorded and played back to Earth
  103. at 268.8 kbps.
  104.      The SAR data are stored on two multi-track digital recorders
  105. for playback. The data storage capacity of the two digital tape
  106. recorders is about 1.8 billion bits.
  107.      In one orbit, Magellan will look at a swath 160 degrees from
  108. north to south, acquiring 1.7 billion bits of data. Magellan will
  109. make a total of 1,852 orbits during its 243 Earth days of primary
  110. mission.
  111.      Magellan will send back more data than has been acquired in
  112. all previous space missions.
  113.                               #####
  114. 7/9/90jjd 
  115.  
  116.  
  117.  
  118.