Проект спутникового радара миллиметрового диапазона для исследования поверхности Луны

Предмет и цель работы: Разработка и обоснование концепции построения спутникового радара миллиметрового диапазона для исследования поверхности Луны и оценка его параметров для работы в режимах активной локации, включая синтезирование апертуры, и пассивного радиометрического зондирования....

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2018
Main Authors:	Галушко, В.Г., Виноградов, В.В., Шкуратов, Ю.Г.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Радіоастрономічний інститут НАН України 2018
Series:	Радиофизика и радиоастрономия
Subjects:	Радиофизические аспекты радиолокации, радионавигации, связи и дистанционного зондирования
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/150191
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Проект спутникового радара миллиметрового диапазона для исследования поверхности Луны / В.Г. Галушко, В.В. Виноградов, Ю.Г. Шкуратов // Радиофизика и радиоастрономия. — 2018. — Т. 23, № 3. — С. 212-228. — Бібліогр.: 49 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-150191
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1501912025-02-10T00:48:03Z Проект спутникового радара миллиметрового диапазона для исследования поверхности Луны Проект супутникового радара міліметрового діапазону для дослідження поверхні Місяця Millimeter Wave Satellite Radar for Investigation of the Moon’s Surface: a Proposal Галушко, В.Г. Виноградов, В.В. Шкуратов, Ю.Г. Радиофизические аспекты радиолокации, радионавигации, связи и дистанционного зондирования Предмет и цель работы: Разработка и обоснование концепции построения спутникового радара миллиметрового диапазона для исследования поверхности Луны и оценка его параметров для работы в режимах активной локации, включая синтезирование апертуры, и пассивного радиометрического зондирования. Предмет і мета роботи: Розробка та обґрунтування концепції побудови супутникового радара міліметрового діапазону для дослідження поверхні Місяця та оцінка його параметрів для роботи в режимах активної локації, включаючи синтезування апертури, та пасивного радіометричного зондування. Purpose: Development and justification of the concept of construction of a millimeter wave satellite radar for investigation of the Moon’s surface and estimation of the radar performance characteristics for operation in the modes of active location, including aperture synthesis, and passive radiometric sounding. 2018 Article Проект спутникового радара миллиметрового диапазона для исследования поверхности Луны / В.Г. Галушко, В.В. Виноградов, Ю.Г. Шкуратов // Радиофизика и радиоастрономия. — 2018. — Т. 23, № 3. — С. 212-228. — Бібліогр.: 49 назв. — рос. 1027-9636 PACS numbers: 07.87.+V, 95.85.Bh, 96.20.–n DOI: https://doi.org/10.15407/rpra23.03.212 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/150191 520.6.05, 523.3, 528.8 ru Радиофизика и радиоастрономия application/pdf Радіоастрономічний інститут НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Радиофизические аспекты радиолокации, радионавигации, связи и дистанционного зондирования Радиофизические аспекты радиолокации, радионавигации, связи и дистанционного зондирования
spellingShingle	Радиофизические аспекты радиолокации, радионавигации, связи и дистанционного зондирования Радиофизические аспекты радиолокации, радионавигации, связи и дистанционного зондирования Галушко, В.Г. Виноградов, В.В. Шкуратов, Ю.Г. Проект спутникового радара миллиметрового диапазона для исследования поверхности Луны Радиофизика и радиоастрономия
description	Предмет и цель работы: Разработка и обоснование концепции построения спутникового радара миллиметрового диапазона для исследования поверхности Луны и оценка его параметров для работы в режимах активной локации, включая синтезирование апертуры, и пассивного радиометрического зондирования.
format	Article
author	Галушко, В.Г. Виноградов, В.В. Шкуратов, Ю.Г.
author_facet	Галушко, В.Г. Виноградов, В.В. Шкуратов, Ю.Г.
author_sort	Галушко, В.Г.
title	Проект спутникового радара миллиметрового диапазона для исследования поверхности Луны
title_short	Проект спутникового радара миллиметрового диапазона для исследования поверхности Луны
title_full	Проект спутникового радара миллиметрового диапазона для исследования поверхности Луны
title_fullStr	Проект спутникового радара миллиметрового диапазона для исследования поверхности Луны
title_full_unstemmed	Проект спутникового радара миллиметрового диапазона для исследования поверхности Луны
title_sort	проект спутникового радара миллиметрового диапазона для исследования поверхности луны
publisher	Радіоастрономічний інститут НАН України
publishDate	2018
topic_facet	Радиофизические аспекты радиолокации, радионавигации, связи и дистанционного зондирования
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/150191
citation_txt	Проект спутникового радара миллиметрового диапазона для исследования поверхности Луны / В.Г. Галушко, В.В. Виноградов, Ю.Г. Шкуратов // Радиофизика и радиоастрономия. — 2018. — Т. 23, № 3. — С. 212-228. — Бібліогр.: 49 назв. — рос.
series	Радиофизика и радиоастрономия
work_keys_str_mv	AT galuškovg proektsputnikovogoradaramillimetrovogodiapazonadlâissledovaniâpoverhnostiluny AT vinogradovvv proektsputnikovogoradaramillimetrovogodiapazonadlâissledovaniâpoverhnostiluny AT škuratovûg proektsputnikovogoradaramillimetrovogodiapazonadlâissledovaniâpoverhnostiluny AT galuškovg proektsuputnikovogoradaramílímetrovogodíapazonudlâdoslídžennâpoverhnímísâcâ AT vinogradovvv proektsuputnikovogoradaramílímetrovogodíapazonudlâdoslídžennâpoverhnímísâcâ AT škuratovûg proektsuputnikovogoradaramílímetrovogodíapazonudlâdoslídžennâpoverhnímísâcâ AT galuškovg millimeterwavesatelliteradarforinvestigationofthemoonssurfaceaproposal AT vinogradovvv millimeterwavesatelliteradarforinvestigationofthemoonssurfaceaproposal AT škuratovûg millimeterwavesatelliteradarforinvestigationofthemoonssurfaceaproposal
first_indexed	2025-12-02T07:03:07Z
last_indexed	2025-12-02T07:03:07Z
_version_	1850379062778789888
fulltext	ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 3, 2018212 Радіофізика і радіоастрономія. 2018, Т. 23, № 3, c. 212–228 © В. Г. Галушко, В. В. Виноградов, Ю. Г. Шкуратов, 2018 ÐÀÄ²ÎÔ²ÇÈ×Í² ÀÑÏÅÊÒÈ ÐÀÄ²ÎËÎÊÀÖ²¯, ÐÀÄ²ÎÍÀÂ²ÃÀÖ²¯, ÇÂ’ßÇÊÓ ² ÄÈÑÒÀÍÖ²ÉÍÎÃÎ ÇÎÍÄÓÂÀÍÍß В. Г. ГАЛУШКО 1, В. В. ВИНОГРАДОВ 1, Ю. Г. ШКУРАТОВ 1,2 1 Радиоастрономический институт НАН Украины, ул. Мистецтв, 4, г. Харьков, 61002, Украина E-mail: galushko@rian.kharkov.ua 2 Научно-исследовательский институт астрономии Харьковского национального университета имени В. Н. Каразина, ул. Сумская, 35, г. Харьков, 61022, Украина ÏÐÎÅÊÒ ÑÏÓÒÍÈÊÎÂÎÃÎ ÐÀÄÀÐÀ ÌÈËËÈÌÅÒÐÎÂÎÃÎ ÄÈÀÏÀÇÎÍÀ ÄËß ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß ÏÎÂÅÐÕÍÎÑÒÈ ËÓÍÛ Предмет и цель работы: Разработка и обоснование концепции построения спутникового радара миллиметрового диа- пазона для исследования поверхности Луны и оценка его параметров для работы в режимах активной локации, вклю- чая синтезирование апертуры, и пассивного радиометрического зондирования. Методы и методология: Для картографирования поверхности Луны с высоким пространственным разрешением и поиска аномалий поля теплового излучения предлагается использовать спутниковый радар миллиметрового диапазо- на с возможностью синтезирования апертуры бокового/переднебокового обзора. Результаты: Предложены и обоснованы три режима работы спутникового локатора миллиметрового диапазона для исследования поверхности Луны. Рассмотренные режимы включают активное моностатическое зондирование поверхности Луны с довольно грубым пространственным разрешением (примерно 1400 1000 м), построение радио- изображения и восстановление рельефа лунной поверхности (или отдельных ее участков) с высоким разрешением (раз- мер элемента разрешения 22 25  м) с применением алгоритмов синтезирования апертуры бокового/переднебоково- го обзора и пассивное (радиометрическое) зондирование поля температур с разрешением примерно 1400 2000 м. Получены оценки основных параметров и мощности радара, необходимых для обеспечения достаточно высокого соот- ношения сигнал/шум в каждом из этих режимов. Заключение: Эксперименты с помощью предложенного локатора позволят оценивать электрофизические и структур- ные параметры верхнего слоя реголита толщиной несколько сантиметров, определять отражающие свойства лунной поверхности и восстанавливать трехмерное изображение ее рельефа с высоким разрешением (несколько десятков метров), а также исследовать пространственное распределение и аномалии поля теплового излучения с целью поиска неоднородностей в строении лунной коры. Ключевые слова: спутниковый локатор, синтезированная апертура, радиометрический режим, поверхность Луны, реголит DOI: https://doi.org/10.15407/rpra23.03.212 УДК 520.6.05, 523.3, 528.8 PACS numbers: 07.87.+V, 95.85.Bh, 96.20.–n 1. Ââåäåíèå Научные результаты, полученные в ходе после- дних лунных автоматических миссий, стимули- руют дальнейший интерес к нашему естествен- ному спутнику – Луне. После серии разнообраз- ных исследований, проведенных с помощью кос- мических аппаратов (КА) “Лунный разведчик” (“Lunar Reconnaissance Orbiter”) [1, 2], США; “Чандрайаан-1” (“Chandrayaan-1”) [3], Индия; “Чанге-3” (“Chang’e-3”) [4–7], Китай, и “Селена” (“Selene”) [8, 9], Япония, некоторые страны раз- вивают амбициозные планы изучения Луны в ши- роком научном и практическом контексте. Основ- ная цель на период до 2040 г. – детальные иссле- дования Луны и ее окружения с помощью зондов, использование Луны в качестве места для прове- дения астрофизических наблюдений и начало но- ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 3, 2018 213 Проект спутникового радара миллиметрового диапазона для исследования поверхности Луны вых пилотируемых полетов, включая создание оби- таемых лунных баз. Такие планы предлагались еще много лет назад [10] и продолжают обсуж- даться в литературе [11]. Возобновление пилоти- руемых экспедиций на Луну может иметь боль- шое значение, например, в контексте использова- ния изотопа 3He, который является весьма эффек- тивным энергетическим ресурсом, в качестве топлива для термоядерного реактора [12, 13]. Лунная поверхность является естественной плат- формой для исследований в области радиоастро- номии [14–20]. Благодаря незначительному влия- нию слабой лунной ионосферы на распростране- ние радиоволн, на Луне можно будет проводить радиоастрономические измерения на очень низ- ких частотах (длины волн – сотни метров), кото- рые невозможны с Земли. С учетом экранирова- ния земных радиопомех, излучения молний и по- лярных сияний обратная сторона Луны представ- ляет особый интерес для таких измерений. Одним из наиболее эффективных методов ис- следования поверхности Луны и ее глубинной структуры является радиолокационное зондиро- вание с борта лунного спутника в широком диа- пазоне частот от нескольких мегагерц до де- сятков гигагерц. Такое зондирование возможно благодаря низким значениям тангенса угла по- терь лунных пород, что обусловлено отсутствием на Луне воды в жидком или газообразном сос- тоянии. Глубина проникновения радиоволн может составлять в этом случае десятки и даже сотни длин волн. Проводя зондирование Луны в разных частотных диапазонах, можно получить горизон- тальные “разрезы” глубинной структуры лунного грунта. Радарные измерения позволяют выпол- нить оценки химического состава и электри- ческих свойств поверхностного слоя реголита, прогнозировать топографию подповерхностных слоев, создать глобальные карты шероховатости лунной поверхности и ее крупномасштабного рельефа с высоким разрешением. В этом направлении уже много сделано. На- пример, в сентябре 2007 г. был запущен японский КА “Селена” [8, 9]. На его борту был установлен мощный (около 800 Вт) радар (длина волны при- близительно 60 м), позволявший зондировать лун- ный грунт до глубины 5 км с разрешением около 100 м. В октябре 2008 г. стартовала индийс- кая лунная миссия “Чандрайаан-1” [3]. Бортовая научная аппаратура спутника, укомплектованная в рамках международной кооперации, включала мини-радар синтезированной апертуры (mini-SAR) с пиковой мощностью около 40 Вт и рабо- чей частотой 2.38 ГГц. Одной из научных целей проекта являлось определение характеристик рас- сеяния лунной поверхности в полярных областях с пространственным разрешением около 150 м. К сожалению, 29 августа 2009 г. связь с аппара- том была потеряна. Аналогичный радар синтези- рованной апертуры (PCA) находился в составе бортовой аппаратуры спутника НАСА “Лунный разведчик”, запущенного почти годом позже, в июне 2009 г. [1, 2]. Целью миссии является поиск воды или льда в кратерах, находящихся в области постоянной тени. В декабре 2013 г. стартовала третья китайская лунная миссия “Чанге-3” (“Chang’e-3”) [4–7]. В составе борто- вой аппаратуры был передвижной лунный модуль (луноход) “Юту” (“Yutu”), оборудованный рада- ром подповерхностного зондирования. Это была первая попытка исследования глубинной струк- туры грунта Луны непосредственно с ее поверх- ности. Радиолокатор работал на частотах 60 и 500 МГц с разрешением по дальности 3.75 и 0.3 м соответственно. Среди научных задач миссии было измерение толщины и слоистых образова- ний лунного реголита и исследование геологичес- кой структуры лунной поверхности вдоль траек- тории движения модуля вблизи места посадки (северная часть Моря Дождей (Mare Imbrium)). К сожалению, из-за технических неполадок мо- дуль преодолел всего 114 м в течение двух лун- ных дней [4]. Траектория его движения показана на рис. 1 [4]. Тем не менее полученные радаром данные свидетельствуют о наличии горизонталь- ных пластов лунного реголита, толщина которых меняется от 4 до 6 м [4], а также сильных эхо- сигналов от глубин порядка 300 м, которые авторы цитируемой работы связывают с отражением от горных пород (см. рис. 2 и рис. 3 соответственно). Глобальные радарные исследования лунной поверхности проводились с Земли методом апер- турного синтеза [21, 22]. В качестве примера на рис. 4, а приведено оптическое изображения кра- тера Аристилл [23], а на рис. 4, б – его радиоло- кационная карта, полученная на длине волны 12.6 см [24]. Стрелками указаны лавовые потоки с сильно шероховатой поверхностью, которые хорошо видны на радарном изображении, но лишь слабо прослеживаются на оптическом. 214 ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 3, 2018 В. Г. Галушко, В. В. Виноградов, Ю. Г. Шкуратов Космическая радарная съемка Луны была со- средоточена на отдельных районах. В основном исследовались полярные зоны в надежде найти отложения льдов. Так, в работе [25] описаны ре- зультаты радарной съемки с помощью радара КА “Клементина” (“Clementine”), на основании которых был сделан вывод о присутствии льдов. Однако позднее более тщательный анализ полученных дан- ных не подтвердил это предположение [26]. Проведенный анализ состоявшихся и текущих миссий показывает, что большинство локаторов зондирования поверхности Луны предполагают использование довольно низких частот с целью увеличения глубины проникновения зондирующих сигналов в лунный грунт. Вместе с тем для кор- ректного решения обратной задачи – оценки структурных и химико-минералогических ха- рактеристик лунной поверхности и приповерхно- стных слоев – необходим совместный анализ данных в широком диапазоне частот от коротко- волнового до оптического. С этой точки зрения перспективным представляется зондирование лун- Рис. 1. Маршрут движения модуля “Юту” (“Yutu”) (темно-серая линия) [4] ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 3, 2018 215 Проект спутникового радара миллиметрового диапазона для исследования поверхности Луны ной поверхности в миллиметровом диапазоне волн, который, в определенном смысле, является переходным между радиоволнами и оптическим излучением. Использование спутникового борто- вого локатора этого диапазона позволит, во-пер- вых, восстанавливать трехмерный рельеф лун- ной поверхности по методикам, изложенным, например, в работах [27–31], а во-вторых, оцени- вать параметры и структуру самого верхнего слоя реголита глубиной в несколько сантиметров. Поэтому в следующем разделе рассмотрены возможные задачи, которые могут быть решены Рис. 2. Результаты зондирования лунного грунта на частоте 500 МГц для точек N0101 – N0106 траектории движения модуля “Юту” (“Yutu”) (см. рис. 1) [4] Рис. 3. Результаты зондирования лунного грунта на частоте 60 МГц для точек N0201 – N0207 траектории движения модуля “Юту” (“Yutu”) (см. рис. 1). Стрелками показаны сильные отражения от глубин примерно 330 м [4] 216 ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 3, 2018 В. Г. Галушко, В. В. Виноградов, Ю. Г. Шкуратов с помощью бортового радара, функционирующе- го в миллиметровом диапазоне, и приведены оцен- ки требуемых для этого характеристик радиоло- катора. Представляется очень заманчивым ис- следование лунной поверхности на двух часто- тах, соответствующих длинам волн 3 и 9 мм. Сопоставление радиоизображений на этих дли- нах волн позволит проводить более тонкий ана- лиз состава и степени шероховатости лунного грунта на миллиметровых масштабах, чем в случае одночастотной радиолокации. Такой под- ход широко используется в оптических исследо- ваниях Луны [32]. 2. Ðàäàð ìèëëèìåòðîâûõ âîëí äëÿ ìèññèè “BRAUDE-M” è åãî çàäà÷è В советское время Украина участвовала в пило- тируемой лунной программе, которая, к сожале- нию, была отменена, когда СССР проиграл в лун- ной гонке [33]. Украина производила модули для лунного посадочного комплекса (проект Nl-L3). В частности, ракетный блок (Block-D), который предполагалось использовать пилотируемой лун- ной миссией Л3 для доставки и спуска на Луну обитаемого модуля, был успешно протестирован в 1960–70-х гг. (Космос-379, -382, -434 и -398). В настоящее время Украина имеет научно-тех- нический потенциал для участия в перспективных международных лунных проектах, а также для реализации своих собственных лунных миссий. В начале 2000-х гг. рассматривался проект “Укр- селена” для лунной разведки, который включал в себя выполнение радарной съемки в миллимет- ровом диапазоне длин волн [34, 35]. В этой статье мы рассматриваем возможность использования радара миллиметрового диапазо- на в двойной лунной миссии [19, 20], названной “BRAUDE-M” (Big Radio Astronomy Universe, Demonstrating Exploration on the Moon). Миссия включает исследование Луны с помощью: (1) спутника с вытянутой 5-часовой орбитой с пери- центром над северным полюсом (100 км над поверхностью) и апоцентром над южным полю- сом (высота около 3000 км) и (2) посадочного устройства, которое будет находиться на обрат- ной стороне Луны у южного полюса в окрестно- стях кратера Брауде. Посадочный блок, оснащен- ный радиоастрономическими антеннами и дру- гой научной аппаратурой, держит связь со спут- ником, который может исполнять функции рет- ранслятора. Орбитальный аппарат оснащен по- лезной нагрузкой для исследования поверхности Луны, включая двухчастотный радар миллимет- рового диапазона, инфракрасный спектрометр для оценки обилия соединений OH/H 2 O в лунном грун- те и камеру HiRes, работающую в двух спект- ральных полосах для картирования структурных и минералогических характеристик молодых по- верхностных образований. С учетом опыта предыдущих лунных миссий представляется целесообразным использовать бортовой радиолокатор миллиметрового диапа- зона в трех режимах работы, а именно: (1) актив- ная моностатическая локация лунной поверхнос- ти, (2) синтезирование апертуры бокового (пере- днебокового) обзора и (3) пассивный (радиомет- рический) режим. Это позволит, соответственно, оценивать электрофизические и структурные па- раметры [36] верхнего слоя реголита толщиной Рис. 4. Кратер Аристилл (диаметр 55 км, координаты 33.9 N, 1.2 E) : а – оптическое изображение [23], б – радиолокационная карта того же участка, полученная на длине волны 12.6 см [24]. Север сверху ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 3, 2018 217 Проект спутникового радара миллиметрового диапазона для исследования поверхности Луны несколько сантиметров со сравнительно грубым пространственным разрешением (около 1 км), определяемым диаграммой направленности ра- дара, а также определять отражающие свойст- ва лунной поверхности и восстанавливать трех- мерное изображение ее рельефа с высоким раз- решением (несколько десятков метров) [27–31]. Кроме того, возможны исследования простран- ственного распределения и аномалий поля тепло- вого излучения с целью поиска неоднородностей в строении лунной коры и мантии [37]. Отраженный радиолокационный сигнал радара миллиметрового диапазона существенно зависит от рельефа лунной поверхности на масштабах 1 см, шероховатости поверхности условно на масштабах 1 см и эффективных диэлектричес- ких постоянных материала поверхности. Физи- чески отклик диэлектрических материалов, при- мером которых является вещество поверхности Луны, на падающую электромагнитную волну оп- ределяется смещениями связанных зарядов. Это могут быть электроны в атомах, ионы в кри- сталлических ячейках, объемные заряды в ло- вушках и дипольные структуры, реагирующие на внешнее поле изменением вектора своей по- ляризации. Миллиметровый диапазон длин волн в случае диэлектриков не содержит характерных полос поглощения. Он расположен между длин- новолновыми крыльями ионных зон и коротковол- новым крылом полосы, связанной с механизма- ми прыжковой поляризации. Диэлектрическая постоянная лунного реголи- та ,i      где  и  – действительная и мнимая части, является эффективной величиной, т. е. она определяется не только свойствами ма- териала, но также плотностью лунного реголита в масштабах значительно меньше 1 мм. Напом- ним, что средний размер частиц лунной поверх- ности составляет около 60 мкм, а ее пористость оценивается в среднем равной 0.5 [38]. Поверх- ностные неоднородности, сравнимые с дли- ной волны, создают диффузную составляющую диаграммы рассеяния. Если таких неоднородно- стей мало, а в больших масштабах поверхность ровная, то она рассеивает излучение квазизер- кально [39]. Зеркальные и диффузные компонен- ты могут быть описаны с использованием теоре- тической модели или эвристически аппроксими- рованы подходящей функцией. Для иллюстратив- ных целей здесь используется однопараметри- ческая фазовая функция Хеньи–Гринстейна 2 2 3 2( ) (1 )(1 2 cos )g g g        [40], где  – угол рассеяния, а g – параметр, характеризую- щий преобладающее направление рассеяния. На рис. 5 представлены результаты компью- терного моделирования рассеяния на шерохова- тых поверхностях с параметром шероховатости tg , связанным со среднеквадратичным накло- ном неровностей поверхности [20]. Здесь мы применили упрощенную двухмасштабную модель неоднородностей [39], оценивая диффузную со- ставляющую радиолокационного рассеяния с помощью функции Хеньи–Гринстейна с пара- метром g, равным 0, 0.5 и 0.95. Первое и после- днее значения отвечают соответственно изотроп- ному и квазизеркальному рассеянию. Лучевые траектории были построены с использованием метода, разработанного в [41, 42]. Мы рассмат- ривали два типа модельных случайных шерохо- ватых поверхностей. Первый из них описывался гауссовой статистикой высот и наклонов. Вторая модель характеризовалась такой же статистикой, но участки отрицательных высот в ней были за- менены плоской поверхностью на нулевой высо- те (см. вставку на рис. 5). Зависимости нормиро- ванного сигнала радара от характеристического наклона поверхности tg , рассчитанные для этих двух моделей, приведены на рис. 5. Наши оценки показывают, что основным фактором, влияющим на радиолокационное эхо, является ше- роховатость отражающей поверхности, т. е. из- менения ее локальных наклонов. Таким образом, радарное картирование в миллиметровом диапа- зоне позволит обнаруживать области с высокой шероховатостью на масштабах больше несколь- ких сантиметров, что может соответствовать полям камней и скальных пород. Можно ожидать, что радиолокационные изображения в миллимет- ровом диапазоне будут подобны показанному на рис. 4, б. Однако могут наблюдаться и важные отличия, поскольку спектральные диапазоны су- щественно разные. Такого рода изображения (кар- ты) важны для выбора безопасных мест для лунной посадки КА, особенно аппаратов неболь- ших размеров. Особого внимания заслуживает возможность двухчастотного зондирования лунной поверхнос- ти, например, на длинах волн 3 и 9 мм. Благодаря отсутствию характеристических полос поглоще- ния в этой области, отличия таких радиоизобра- 218 ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 3, 2018 В. Г. Галушко, В. В. Виноградов, Ю. Г. Шкуратов жений можно будет связать с вариациями пара- метров шероховатости поверхности для этих двух длин волн. 3. Õàðàêòåðèñòèêè ðàäàðà ìèëëèìåòðîâîãî äèàïàçîíà Для анализа работы локатора в указанных вы- ше режимах и оценки его характеристик поло- жим высоту орбиты спутника 100sH  км, ско- рость полета 1700sV  м/с, длину волны радара 3  мм. Излучаемая импульсная мощность – 1 Вт. Шум-фактор приемного устройства nF за- дадим равным 5 6 дБ (с учетом потерь в вы- сокочастотном тракте), что соответствует шумо- вой температуре nT порядка 1000 К. Излучение и прием сигналов осуществляется на одну антен- ну (волноводно-щелевая либо микрополоско- вая) с круговой апертурой диаметром 0.3ad  м. Ориентацию диаграммы направленности антен- ны будем характеризовать углами a (азимут) и a (угол визирования), отсчитываемых соот- ветственно от направления движения и вертика- ли (см. рис. 6). Импульсное моностатическое зондирование. В случае достаточно узкой диаграммы направ- ленности антенны, 1,a ad    освещаемая ею область поверхности имеет форму эллипса с осями 2 и . cos cos s s a a a a H H d d           (1) Размер элемента разрешения исследуемой по- верхности вдоль луча зрения (по дистанции)  равен меньшему из значений, определяемых диаграммой направленности в угломестной плос- кости  и длительностью зондирующего импуль- са ,p 2sin p p a c    (c – скорость света), т. е. Рис. 5. Нормированный радиолокационный сигнал в зависимости от параметра tg , характеризующего шероховатость отражающей поверхности, для двух моделей статистики неровностей (модели 1 и 2) и трех значений параметра g в функции Хеньи–Гринстейна, равных 0, 0.5 и 0.95 ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 3, 2018 219 Проект спутникового радара миллиметрового диапазона для исследования поверхности Луны min{ , }.p     Разрешение поперек луча зре- ния  определяется шириной диаграммы направ- ленности в азимутальной плоскости, .    Для указанных выше параметров задачи и 45a   получаем 5 310 3 10 1414 0.3cos 45         м и (2) 5 3 2 10 3 10 2000 0.3cos 45        м. Значение 45a   выбрано из соображений ком- промисса между шириной полосы обзора лунной поверхности с одной стороны и энергетическим потенциалом радара с другой. (При увеличении a расширяется полоса обзора, но увеличивается расстояние R, следовательно, требуется большая мощность передатчика.) Оценим энергетический потенциал радара, вос- пользовавшись основным уравнением радиоло- кации [43] 2 2 3 4 , (4 ) p a r n P G R P        (3) где  – соотношение сигнал/шум по мощности, pP – мощность излучаемого сигнала, aG – коэф-ф- фициент усиления антенны, r – эффективная пло- щадь рассеяния цели, R – расстояние до цели, nP – мощность шума,  – суммарные потери мощности сигнала в высокочастотном тракте, среде распространения и при обработке. Мощность шума nP определяется формулой [43] ,n nP kT fF  (4) где k – постоянная Больцмана, T – абсолютная температура, f – полоса приемника. В задаче картографирования целью является элемент разрешения отражающей поверхности и, соответственно, 0 ,r rS   где 0 – удельная эф-ф- фективная площадь рассеяния, а rS – площадь элемента разрешения. Если элемент разрешения определяется диаграммой направленности антен- ны, то по формуле для площади эллипса полу- чаем 2 2 2 3 . 4 4 cos s r a a H S d          Теперь выразим коэффициент усиления антенны aG через ее пло- щадь 2 4,a aS d  2 2 2 2 4 ,a a a S d G       и подставим это выражение вместе с (4) и фор- мулой для rS в (3). В результате получим 2 2 0 2 cos . 256 p a a s n P d H kT fF         (5) Выражение (5) записано с учетом того, что R  cos .s aH  Полоса приемника f определяется длительностью зондирующего импульса ,p 1 .pf   Величина p выбирается из условия согласования импульсного разрешения p  2sin p a c  с продольным размером пятна диаграм- мы направленности на зондируемой поверхности , т. е. . 2sin p p a c       (6) Поскольку для выбранных параметров задачи мы получили 1414  м и 2000  м (см. (2)), представляется целесообразным задать 2p   и тем самым обеспечить разрешение по продоль- ной координате 1000  м. Разумеется, это при- ведет к уменьшению площади, формирую- щей радиолокационное эхо, также в 2 раза, что нужно учесть в (5) при оценке соотношения сиг- нал/шум . Тогда из (6) получаем Рис. 6. Геометрия спутникового зондирования лунной поверхности 220 ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 3, 2018 В. Г. Галушко, В. В. Виноградов, Ю. Г. Шкуратов tg , cos s a p a a H cd      (7) откуда определяем необходимую полосу прием- ника cos1 . tg a a p s a cd f H        (8) В принципе, при оценке f необходимо учитывать доплеровское уширение спектра зондирующего импульса ,F которое примерно равно разности максимального maxDF и минимального minDF зна- чений доплеровского смещения частоты. Однако несложно показать, что для выбранных парамет- ров задачи 1F f   и данным эффектом мож- но пренебречь. Так, например, в случае строго бокового обзора ( 2),a   при котором F мак- симально, с учетом малости отношения ad можно записать 2 .s aF V d  (9) Разделив (9) на (8) и подставив выражения для параметров, получим 2 2cos 2 sin a a s s a cd F f V H        8 2 5 3 3 10 0.09cos 45 0.05. 2 1700 10 3 10 sin 45           Заметим, что формула (5) записана для одиноч- ного импульса. Некогерентное накопление N импульсов позволяет увеличить соотношение сиг- нал/шум в N раз. При движении спутника по орбите освещаемое диаграммой направленности “пятно” на поверхности Луны перемещается с той же скоростью. Максимальная ширина полосы обзора обеспечивается при 2a   (строго бо- ковой обзор, см. рис. 6). Расстояние  спутник пролетит за время ,st V   а количество на- копленных за это время импульсов будет равно ,rep rep sN t f f V    (10) где repf – частота следования (повторения) им- пульсов. Таким образом, данную процедуру некогерен- тного накопления импульсов можно рассматри- вать как сглаживание радиолокационного порт- рета поверхности пространственным фильтром шириной . Частота repf выбирается из усло- вия однозначного определения расстояния до каж- дого элемента разрешения, которое с учетом фильтрующих свойств диаграммы направленно- сти антенны локатора можно записать в виде max min2( )1 2 ,rep p rep R R T f c      (11) где repT – период следования импульсов, а maxR и minR – максимальное и минимальное расстоя- ние до облучаемого радаром участка поверхности соответственно (см. рис. 6). Полагая max 150R  км и min 130,R  что с запасом выполняется для выб- ранной геометрии зондирования поверхности, положим 1repf  кГц. Тогда, подставив (7) в (5) (не забыв при этом коэффициент 1 2, связанный с уменьшением площади элемента разрешения ),rS получим 2 0 tg , 512 p a a s n P d N cH kTF         (12) где N определяется выражением (10). Значение 0 для лунной поверхности зададим равным 0.1 в соответствии с данными Государ- ственного стандарта Российской Федерации ГОСТ Р 25645.161 94 [44]. Из-за отсутствия ат- мосферы на Луне суммарные потери  будут определяться главным образом потерями при об- работке (потери в высокочастотном тракте уч- тены шум-фактором приемника ).nF Поэтому для оценок зададим 10nF   дБ. Тогда для выб- ранных параметров задачи, учитывая, что 214 10kT   Вт/Гц, из (12) получаем 16  дБ. При радиолокационном картографировании тре- буется, чтобы отраженная от элемента разреше- ния мощность на 10 20 дБ превышала мощность шумов приемника, т. е. 10 20   дБ. Таким образом, можно надеяться на получение в режи- ме моностатического импульсного зондирования качественного радиоизображения лунной поверх- ности с пространственным разрешением пример- но 1400 на 1000 м. Основные характеристики радара в этом режиме приведены в табл. 1. Заметим, что соотношение сигнал/шум  мо- жет быть повышено за счет применения более сложных зондирующих сигналов, например, им- пульсов с линейной частотной модуляцией несу- ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 3, 2018 221 Проект спутникового радара миллиметрового диапазона для исследования поверхности Луны щей (ЛЧМ-импульсов) [43]. В этом случае, при том же пространственном разрешении , кото- рое определяется полосой сигнала ,f можно уве- личить длительность зондирующего ЛЧМ-им- пульса ,chirp а следовательно, и эффективную излучаемую мощность локатора. При этом сле- дует помнить, что при использовании одной приемо-передающей антенны максимальная дли- тельность излучаемого сигнала ограничена ус- ловием max min2 .chirp R c  (13) В принципе, таким образом можно также суще- ственно улучшить пространственное разрешение вдоль луча зрения . Однако это имеет смысл при работе в режиме синтезирования апертуры, который будет рассмотрен ниже. Режим синтезирования апертуры бокового обзора предназначен для получения детального (с высоким разрешением) радиолокационного изображения рельефа лунной поверхности или отдельных ее участков. Рассмотрим простейший случай синтезирования апертуры, так называе- мый режим доплеровского обужения луча [45]. При строго боковом обзоре, 90a   (см. рис. 6), в пренебрежении кривизной лунной поверхности пространственное разрешение поперек луча зре- ния (по азимуту)  определяется размером син- тезированной апертуры :sL . s R L     (14) Очевидно, что в нашем случае ,s s sL V T (15) где sT – время синтезирования апертуры. Макси- мальная длина апертуры ограничивается усло- вием работы РСА в дальней зоне [46] min ,sL R  (16) где minR – расстояние до ближней границы поло- сы обзора (см. рис. 6). При 45a   для заданных параметров зада- чи min 140R  км, а max 143R  км. Тогда, в соот-т- ветствии с (16), имеем 20.5sL  м, а из (14) определяем максимальный max и минимальный min размер элемента разрешения по азимуту: max max 20.9 s R L      м и min min 20.5 s R L      м. Пространственное разрешение вдоль луча зрения  целесообразно выбрать такого же порядка, на- пример, будем полагать 25  м. В соответ- ствии с (6) необходимая длительность зондирую- щего импульса должна быть 2 sin ,a p c      откуда при 45a   получаем 117.8p  нс. Соответственно, ширина полосы сигнала 1 8.5pf    МГц. Оценим теперь энергетический потенциал ло- катора. Как уже отмечалось, для повышения соотношения сигнал/шум (повышения энергети- ческого потенциала радара) можно использовать ЛЧМ-сигналы [43, 46]. В этом случае эффектив- ная мощность сжатого импульса chirpP увеличи- Таблица 1. Основные характеристики моностатического режима обзора Параметры спутника Высота орбиты ,sH км 100 Скорость ,sV м/с 1700 Параметры локатора Импульсная мощность ,pP Вт 1 Длина волны , мм 3 Шум-фактор приемника, дБ 6 Вес (вместе с антенной), кг 10 Зондирующий сигнал Прямоугольный импульс Длительность импульса ,p мксс 4.7 Частота повторения, Гц 1000 Антенна Волноводно-щелевая или микрополосковая с круговой апертурой. Диаметр апертуры ,ad см 30 Режим обзора поверхности Боковой 90a   Угол визирования a 45 Ширина полосы обзора, м 2000 Пространственное разрешение элементов поверхности Вдоль луча зрения , м 1000 Поперек луча зрения , м ~ 1400 Соотношение сигнал/шум Для одиночного импульса, дБ 1.4 222 ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 3, 2018 В. Г. Галушко, В. В. Виноградов, Ю. Г. Шкуратов вается в chirp pq    раз, где chirp – длитель- ность ЛЧМ-сигнала. Пространственное же раз- решение  по-прежнему будет определяться полосой сигнала 1 .pf   При синтезировании апертуры происходит когерентное накопление импульсов, отраженных от элемента разрешения, за время синтезирования апертуры ,sT опреде- ляемое из (15). Площадь элемента разрешения rS оценивается как ,rS    а количество от-т- раженных от него за время sT импульсов N равно целой части произведения ,s repT f т. е. [ ].s repN T f При выборе частоты следования импульсов ,repf кроме выполнения условий (11) и (13), следует исходить из того, что она должна быть достаточно высокой для корректного вос- становления спектра принимаемого сигнала. Согласно теореме Найквиста, в случае цифровой обработки квадратурных компонент узкополос- ного сигнала частота дискретизации должна быть не меньше полосы сигнала 2 s aF V d  (см. (9)). Следовательно, для периода повторения импуль- сов получаем следующее условие: max min2( ) 2 . 2 a rep chirp s d R R T V c      Поскольку ,sH  для величины R  max minR R можно приближенно записать (см. рис. 6) 2 2 . cos s s a a H H R R Rd        Таким образом, условие выбора :repT 2 2 .a rep chirp s a d R T V cd      Для повышения средней излучаемой мощности длительность зондирующего импульса следует выбирать близкой к максимальной max ,chirp значе- ние которой ограничено неравенством (13), max min2 92.67chirp R c   мкс. Проанализировав эти условия для заданных параметров задачи, зада- дим следующие значения repT и :chirp 200repT  мкс и 90chirp  мкс. Заметим также, что через время st V  после начала синтезирования апертуры каждый элемент разрешения будет наблюдаться M     раз под разными ракурсами, что соответствует ре- жиму многовзглядового РСА (multi-look SAR). Некогерентное усреднение полученных изображе- ний позволит, во-первых, увеличить соотношение сигнал/шум примерно в M раз, а во-вторых, су- щественно уменьшить влияние спекл-шумов (speckle noise). С учетом этого и выражения (4) формулу (3) для соотношения сигнал/шум в режиме синтези- рования апертуры можно записать следующим образом: 4 4 0 2 4 cos . 64 p a a s n P qd N M H kT fF              (17) Тогда для заданных параметров задачи из (17) получаем 17.7  дБ, что соответствует условию качественного картографирования 10 20   дБ. Тем не менее, анализируя (17), можно предло- жить три способа увеличения соотношения сиг- нал/шум . Наиболее очевидный из них заклю- чается в увеличении импульсной мощности пере- датчика при сохранении разрешающей способно- сти локатора. Второй способ состоит в примене- нии антенн с большей эффективной площадью. Так, при 60ad  см получаем 29  дБ. Однакоо в этом случае соответственно сузится полоса обзора (в два раза). Следует заметить, что, в прин- ципе, можно вместо круговой апертуры применить, например, прямоугольную, вытянутую вдоль на- правления синтезирования с тем, чтобы сохранить ширину полосы обзора. Третий способ, менее оче- видный, заключается в увеличении размера  элемента разрешения. При этом произведение q не изменится, а f уменьшится, что приведет к соответствующему увеличению . Этот ва- риант представляется наименее приемлемым, т. к. поперечный, , и продольный, , размеры элемента разрешения будут сильно отличаться. Возможно, оптимальным является использовать комбинацию этих способов. Для восстановления трехмерного рельефа лун- ной поверхности можно воспользоваться одним из методов, предложенных в работах [27–31]. Однако следует отметить, что для реализации интерферометрического режима синтезирования апертуры [30, 31] необходимо использовать две идентичные приемные антенны или создать эф- фективную “интерферометрическую базу” за счет нескольких пролетов спутника при контро- ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 3, 2018 223 Проект спутникового радара миллиметрового диапазона для исследования поверхности Луны лируемом изменении параметров орбиты (“repeat track interferometer”) [47]. Пассивный режим предназначен для иссле- дования пространственного распределения и по- иска аномалий поля теплового излучения с це- лью обнаружения глобальных и локальных неод- нородностей в строении лунной коры и мантии. В этом режиме передатчик локатора выключен, а приемник регистрирует собственное излучение лунной поверхности. Как и в случае активной мо- ностатической локации, рассмотренном вы- ше, пространственное разрешение определяется диаграммой направленности антенны локатора, а за счет движения спутника происходит сглажи- вание поля температур пространственным филь- тром шириной , определяемой выражением (1). Как известно [48], чувствительность радиомет- ра ,T т. е. минимальное изменение температу- ры, которое может измерить аналоговый радио- метр, определяется выражением int ,nT T ft    (18) где  – некий коэффициент порядка единицы, зависящий от схемы радиометра; nT – шумовая температура приемника; f – полоса пропус- кания; intt – время интегрирования. Величина intft   называется радиометрическим выиг- рышем. В работе [49] показано, что в случае использо- вания радиометра прямой оцифровки (direct-samp- ling radiometer) с достаточно большим количе- ством разрядов аналого-цифрового преобразова- теля формула (18) может быть записана в виде 2 ,nT T N    (19) где N – количество дискретных отсчетов сигнала. Если частота дискретизации равна частоте Найквиста, то int2 .N ft  Таким образом, выра- жения (18) и (19) аналогичны. Следовательно, чув- ствительность радиометра прямой оцифровки такая же, как и у аналогового. Положив интервал интегрирования intt равным времени пролета спут- ником расстояния , т. е. int ,st V  и 1,  получим .s n V T T f       (20) Из (20) следует, что для обеспечения 0.1T  К (такая точность вполне достаточна для большин- ства геофизических исследований) при задан- ных выше параметрах необходимо иметь полосу приемника 43.3f  МГц. 4. Çàêëþ÷åíèå Таким образом, в работе проведен обзор некото- рых лунных миссий, в рамках которых выполня- лось радиолокационное зондирование. С учетом опыта предыдущих лунных радарных исследова- ний предложены три возможных варианта зонди- рования лунной поверхности с помощью локатора миллиметрового диапазона, установленного на борту спутника. Рассмотренные режимы предпо- лагают активное моностатическое зондирование поверхности Луны с довольно грубым простран- ственным разрешением (примерно 1400 1000 м), построение радиоизображения и восстановление рельефа лунной поверхности (или отдельных ее участков) с высоким разрешением (размер эле- мента разрешения 22 25  м) с применением алгоритмов синтезирования апертуры и пассив- ное (радиометрическое) зондирование поля тем- ператур с разрешением примерно 1400 2000 м. Сделаны оценки энергетических возможностей локатора, необходимых для обеспечения доста- точно высокого соотношения сигнал/шум в каж- дом из этих режимов. Проведение таких измерений позволит оцени- вать электрофизические и структурные парамет- ры верхнего слоя реголита толщиной несколько сантиметров, определять отражающие свойства лунной поверхности и восстанавливать трехмер- ное изображение ее рельефа с высоким разреше- нием (несколько десятков метров), а также иссле- довать пространственное распределение и анома- лии поля теплового излучения с целью поиска неоднородностей в строении лунной коры. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 01. Keller J. W., Petro N. E., Vondrak R. R., and the LRO team. The Lunar Reconnaissance Orbiter Mission – Six years of science and exploration at the Moon. Icarus. 2016. Vol. 273. P. 2–24. DOI: 10.1016/j.icarus.2015.11.024 02. Vondrak R. R., Keller J. W., and Russell C. T., eds. Lunar Reconnaissance Orbiter Mission. New York: Springer, 2010. 302 p. 03. Goswami J. N. and Annadurai M. Chandrayaan-1: India’s first planetary science mission to the Moon. Current Science. 2009. Vol. 96, No. 4. P. 486–491. 224 ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 3, 2018 В. Г. Галушко, В. В. Виноградов, Ю. Г. Шкуратов 04. Yan Su, Guang-You Fang, Jian-Qing Feng, Shu-Guo Xing, Yi-Cai Ji, Bin Zhou, Yun-Ze Gao, Han Li, Shun Dai, Yuan Xiao, and Chun-Lai Li. Data processing and initial results of Chang’e-3 lunar penetrating radar. Res. Astron. Astrophys. 2014. Vol. 14, No. 12. P. 1623–1632. DOI: 10.1088/1674–4527/14/12/010 05. Guang-You Fang, Bin Zhou, Yi-Cai Ji, Qun-Ying Zhang, Shao-Xiang Shen, Yu-Xi Li, Hong-Fei Guan, Chuan-Jun Tang, Yun-Ze Gao, Wei Lu, Sheng-Bo Ye, Hai-Dong Han, Jin Zheng, and Shu-Zhi Wang. Lunar Penetrating Radar on- board the Chang’e-3 mission. Res. Astron. Astrophys. 2014. Vol. 14, No. 12. P. 1607–1622. DOI: 10.1088/1674–4527/ 14/12/009 06. Jin Weidong, Zhang Hao, Yuan Ye, Yang Yazhou, Lucey Paul, Shkuratov Yuriy, Kaydash Vadim, Zhu Meng-Hua, Xue Bin, Di Kaichang, Wan Wenhui, Xu Bin, Xiao Long, and Wang Ziwei. In-situ optical measurements of Chang’E-3 landing site in Mare Imbrium: 2. Photometric properties of the regolith. Geophys. Res. Lett. 2015. Vol. 42, Is. 20. P. 8312–8319. DOI: 10.1002/2015GL065789 07. Zhang Hao, Yang Yazhou, Jin Weidong, Yuan Ye, Lucey Paul, Zhu Meng-Hua, Kaydash Vadim, Shkuratov Yuriy, Di Kaichang, Wan Wenhui, Xu Bin, Xiao Long, Wang Ziwei, and Xue Bin. In-situ optical measurements of Chang’E-3 landing site in Mare Imbrium: 1. Mineral abun- dances inferred from spectral reflectance. Geophys. Res. Lett. 2015. Vol. 42, Is. 17. P. 6945–6950. DOI: 10.1002/ 2015GL065273 08. Shin-ichi Sobue, Hayato Okumura, Susumu Sasaki, Ma- nabu Kato, Hironori Maejima, Hiroyuki Minamino, Satoru Nakazawa, Hisashi Otake, Naoki Tateno, Hisashi Konishi, Katsuhide Yonekura, Hoshino Hirokazu, and Jun Kimura. The project highlight of Japan’s Lunar Explorer Kaguya (SELENE). Proceedings of the 40th Lunar Planet. Sci. Conf. (March 23–27, 2009). Houston, Texas, USA, 2009. id. 1224. 09. Ono T. and Oya H. Lunar Radar Sounder (LRS) expe- riment on-board the SELENE spacecraft. Earth Planets Space. 2000. Vol. 52, No. 9. P. 629–637. DOI: 10.1186/ BF03351671 10. Vaniman D., French B., and Heiken G. Chapter 11. After- word. Lunar Sourcebook. G. H. Heiken, D. T. Vaniman, B. M. French, eds. New York: Cambridge University Press, 1991. P. 633–641. 11. Schmitt H. H. Return to the Moon: Exploration, Enter- prise, and Energy in the Human Settlement of Space. New York: Copernicus books, Springer-Verlag, 2006. 336 p. DOI: 10.1007/0-387-31064-9 12. Wittenberg L., Santarius J., and Kulchinski G. Lunar source of 3He for commercial fusion power. Fusion Technol. 1986. Vol. 10, No. 2. P. 167–178. DOI: 10.13182/ FST86-A24972 13. Taylor L. A. Helium-3 on the Moon: model assumptions and abundances. Engineering, Construction, and Opera- tions in SPACE IV. Proceedings of Space ’94. New York: ASCE Publ., 1994. Vol. 1. P. 678–686. 14. Burns J. O., Duric N., Taylor G. J., and Johnson S. W. Observatories on the Moon. Sci. Amer. 1990. Vol. 262, No. 3. P. 18–25. DOI: 10.1038/scientificamerican0390-42 15. Crawford I. A. and Zarnecki J. Astronomy from the Moon. Astron. Geophys. 2008. Vol. 49, Is. 2. P. 2.17–2.19. DOI: 10.1111/j.1468-4004.2008.49217.x 16. Jester S. and Falcke H. Science with a lunar low-frequency array: From the dark ages of the Universe to nearby exoplanets. New Astron. Rev. 2009. Vol. 53. P. 1–26. DOI: 10.1016/j.newar.2009.02.001 17. Mimoun D., Weiczorek M. A., Alkalai L., Banerdt W. B., Baratoux D., Bougeret J.-L., Bouley S., Cecconi B., Fal- cke H., Flohrer J., Garcia R. F., Grimm R., Grott M., Gurvits L., Jaumann R., Johnson C. L., Knapmeyer M., Kobayashi N., Konovalenko A., Lawrence D., Le Feu- vre M., Lognonné P., Neal C., Oberst J., Olsen N., Rött- gering H., Spohn T., Vennerstrom S., Woan G., and Zar- ka P. Farside explorer: unique science from a mission to the farside of the Moon. Exp. Astron. 2012. Vol. 33. P. 529–585. DOI:10.1007/s10686-011-9252-3 18. Crawford I. A. and Joy K. H. Lunar exploration: opening a window into the history and evolution of the inner Solar System. Phil. Trans. R. Soc. A. 2014. Vol. 372, Is. 2024. id. 20130315. DOI: 10.1098/rsta.2013.0315 19. Шкуратов Ю. Г., Коноваленко О О., Захаренко В. В., Станіславський О. О., Баннікова О. Ю., Кайдаш В. Г., Станкевич Д. Г., Корохін В. В., Ваврів В. М., Галуш- ко В. Г., Єрін С. М., Бубнов І. М., Токарський П. Л., Ульянов О. М., Степкін С. В., Литвиненко Л. М., Яц- ків Я. С., Вайдін Г., Зарка Ф., Рукер Х. Українська місія на Місяць: Цілі та корисне навантаження. Косміч- на наука і технологія. 2018. Т. 24, № 1. С. 3–30. DOI: 10.15407/knit2018.01.003 20. Shkuratov Y. G., Konovalenko A. A., Zakharenko V. V., Stanislavsky A. A., Bannikova E. Y., Kaydash V. G., Stan- kevich D. G., Korokhin V. V., Vavriv D. M., Galushko V. G., Yerin S. N., Bubnov I. N., Tokarsky P. L., Ulyanov O. M., Stepkin S. V., Lytvynenko L. N., Yatskiv Y. S., Videen G., Zarka P., and Rucker H. O. A twofold mission to the Moon: Objectives and payloads. Acta Astronautica. 2018. (принята к публикации). DOI: 10.1016/j.actaastro.2018.03.038 21. Thompson T. W. High-resolution lunar radar map at 70-cm wavelength. Earth, Moon, Planets. 1987. Vol. 37, Is. 1. P. 59–70. DOI: 10.1007/BF00054324 22. Zisk S. H., Pettengill G. H., and Catuna G. W. High- resolution radar maps of the lunar surface at 3.8-cm wave- length. The Moon. 1974. Vol. 10, Is. 1. P. 17–50. DOI: 10.1007/BF00562017 23. ART-REACT-Quickmap. 2018. URL: http://target.lroc.asu. edu/q3 (дата обращения: 6.07.2018). 24. Campbell B. A., Carter L. M., Campbell D. B., Nolan M., Chandler J., Ghent R. R., Hawke B. R., Anderson R. F., and Wells K. Earth-based 12.6-cm wavelength radar map- ping of the Moon: New views of impact melt distribution and mare physical properties. Icarus. 2010. Vol. 208, Is. 2. P. 565–573. DOI: 10.1016/j.icarus.2010.03.011 25. Nozette S., Lichtenberg C. L., Spudis P., Bonner R., Ort W., Malaret E., Robinson M., and Shoemaker E. M. The Clementine bistatic radar experiment. Science. 1996. Vol. 274, Is. 5292. P. 1495–1498. DOI: 10.1126/ science.274.5292.1495 26. Simpson R. A. and Tyler G. L. Reanalysis of Clementine bistatic radar data from the lunar South Pole. J. Geophys. Res. Planets. 1999. Vol. 104, No. E2. P. 3845–3862. DOI: 10.1029/1998JE900038 27. Bezvesilniy O. O., Dukhopelnykova I. V, Vinogradov V. V., and Vavriv D. M. Retrieving 3-D topography by using ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 3, 2018 225 Проект спутникового радара миллиметрового диапазона для исследования поверхности Луны a single-antenna squint-mode airborne SAR. IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2007. Vol. 45, No. 11. P. 3574–3582. DOI: 10.1109/TGRS.2007.902963 28. Leberl F. W. Radargrammetric image processing. Boston, MA: Artech House, 1990. 700 p. 29. Yocky D. A., Wahl D. E., and Jakowarz C. V. (Jr.). Terrain elevation mapping results from airborne spotlight-mode co- herent cross-track SAR stereo. IEEE Trans. Geosci. Re- mote Sens. 2004. Vol. 42, No. 2. P. 301–308. DOI: 10.1109/ TGRS.2003.817683 30. Zebker H. A. and Goldstein R. M. Topographic mapping from interferometric SAR observations. J. Jeophys. Res. 1986. Vol. 91, No. B5. P. 4993–4999. DOI: 10.1029/ JB091iB05p04993 31. Bamler R. and Hartl P. Synthetic aperture radar interfe- rometry. Inverse Probl. 1998. Vol. 14, No. 4. P. R1–R54. DOI: 10.1088/0266-5611/14/4/001 32. Shkuratov Y., Kaydash V., Korokhin V., Velokodsky Y., Opanasenko N., and Videen G. Optical measurements of the Moon as a tool to study its surface. Planet. Space Sci. 2011. Vol. 59, Is. 13. P. 1326–1371. DOI: 10.1016/ j.pss.2011.06.011 33. Черток Б. Е. Ракеты и люди. Лунная гонка. Т. 4. Москва: Машиностроение, 1999. 538 с. 34. Shkuratov Y., Lytvynenko L., Shulga V., Yatskiv Y., Vidma- chenko A., and Kislyuk V. Objectives of a prospective Ukrainian orbiter mission to the moon. Adv. Space Res. 2003. Vol. 31, No. 11. P. 2341–2345. DOI: 10.1016/S0273- 1177(03)00534-9 35. Шкуратов Ю. Г., Кислюк В. С., Литвиненко Л. Н., Яц- кив Я. С. Модель Луны 2004 для проекта “Укрсе- лена”. Космічна наука і технологія. Додаток. 2004. Т. 10, № 2. 51 с. DOI: 10.15407/knit2004.02s.003 36. Бондаренко Н. В., Шкуратов Ю. Г. Карта толщины реголитового слоя видимого полушария Луны по ра- диолокационным и оптическим данным. Астpономичес- кий вестник. 1998. Т. 32, № 4. С. 301–309. 37. Алифанов О. М., Анфимов Н. А., Беляев В. С., Бо- дин Б. В., Боярчук А. А., Захаров А. И., Зацепин В. И., Милюков В. К., Панасюк М. И., Поповкин В. А., Про- хоров М. Е., Хартов В. В., Черепащук А. М., Шевчен- ко В. В., Шустов Б. М. Фундаментальные космические исследования. Книга 2: Солнечная система. Под ред. Г. Г. Райкунова. Москва: Физматлит, 2014. 456 с. 38. McKay D., Heiken G., Basu A., Blanford G., Simon S., Reedy R, French B., and Papike J. Chapter 7. The Lunar Regolith. Lunar source book: A user’s guide to the Moon. G. H. Heiken, D. T. Vaniman, and B. M. French, eds. New York: Cambridge University Press, 1991. P. 285–356. 39. Басс А. Г., Фукс И. М. Рассеяние волн на статисти- чески неровной поверхности. Москва: Наука, 1972. 424 с. 40. Henyey L. C. and Greenstein J. L. Diffuse radiation in the Galaxy. Astrophys. J. 1941. Vol. 93. P. 70–83. DOI: 10.1086/144246 41. Stankevich D. and Shkuratov Y. Monte Carlo ray-tracing simulation of light scattering in particulate media with optically contrast structure. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 2004. Vol. 87, Is. 3-4. P. 289–296. DOI: 10.1016/ j.jqsrt.2003.12.014 42. Shkuratov Y. G., Stankevich D. G., Petrov D. V., Pinet P. C., Cord A. M., Daydou Y. H., and Chevrel S. D. Interpreting photometry of regolith-like surfaces with different topo- graphies: shadowing and multiple scatter. Icarus. 2005. Vol. 173, Is. 1. P. 3–15. DOI: 10.1016/j.icarus.2003.12.017 43. Scolnik M. I. Radar Handbook. New York: McGraw-Hill Book Company, 1989. 1200 p. 44. Поверхности Луны, Марса и Венеры. Радиофизические параметры. Государственный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р 25645.161–94. Москва: Издатель- ство стандартов, 1995. 22 с. 45. Kingsley S. and Quegan S. Understanding Radar Sys- tems. New Jersey: SciTech Publishing, Inc., 1999. 375 p. 46. Кондратенков Г. С., Фролов А. Ю. Радиовидение. Радиолокационные системы дистанционного зондиро- вания Земли. Москва: Радиотехника, 2005. 368 с. 47. Rosen P. A., Hensley S., Joughin I. R, Li F. K., Madsen S. N., Rodriguez E., and Goldstein R. M. Synthetic aperture radar interferometry. Proc. IEEE. 2000. Vol. 88, No. 3. P. 333–382. DOI: 10.1109/5.838084 48. Есепкина Н. А., Корольков Д. В., Парийский Ю. Н. Радиотелескопы и радиометры. Москва: Наука, 1973. 416 с. 49. Fischman M. A. Sensitivity of a 1.4 GHz Direct-Sampling Digital Radiometer. IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 1999. Vol. 37, No. 5. P. 2172–2180. DOI: 10.1109/36.789614 REFERENCES 01. KELLER, J. W., PETRO, N. E., VONDRAK, R. R. and THE LRO TEAM, 2016. The Lunar Reconnaissance Orbiter Mission – Six years of science and exploration at the Moon. Icarus. vol. 273, pp. 2–24. DOI: 10.1016/ j.icarus.2015.11.024 02. VONDRAK, R. R., KELLER, J. W. and RUSSELL, C. T., eds., 2010. Lunar Reconnaissance Orbiter Mission. New York: Springer. 03. GOSWAMI, J. N. and ANNADURAI, M., 2009. Chan- drayaan-1: India’s first planetary science mission to the Moon. Current Science. vol. 96, no. 4, pp. 486–491. 04. YAN SU, GUANG-YOU FANG, JIAN-QING FENG, SHU-GUO XING, YI-CAI JI, BIN ZHOU, YUN-ZE GAO, HAN LI, SHUN DAI, YUAN XIAO and CHUN- LAI LI, 2014. Data processing and initial results of Chang’e-3 lunar penetrating radar. Res. Astron. Astrophys. vol. 14, no. 12., pp. 1623–1632. DOI: 10.1088/1674–4527/ 14/12/010 05. GUANG-YOU FANG, BIN ZHOU, YI-CAI JI, QUN- YING ZHANG, SHAO-XIANG SHEN, YU-XI LI, HONG-FEI GUAN, CHUAN-JUN TANG, YUN-ZE GAO, WEI LU, SHENG-BO YE, HAI-DONG HAN, JIN ZHENG and SHU-ZHI WANG, 2014. Lunar Pene- trating Radar onboard the Chang’e-3 mission. Res. Astron. Astrophys. vol. 14, no. 12, pp. 1607–1622. DOI: 10.1088/ 1674–4527/14/12/009 06. JIN WEIDONG, ZHANG HAO, YUAN YE, YANG YAZHOU, LUCEY PAUL, SHKURATOV YURIY, KAY- DASH VADIM, ZHU MENG-HUA, XUE BIN, DI KAI- CHANG, WAN WENHUI, XU BIN, XIAO LONG and WANG ZIWEI, 2015. In-situ optical measurements of Chang’E-3 landing site in Mare Imbrium: 2. Photometric properties of the regolith. Geophys. Res. Lett. vol. 42, is. 20, pp. 8312–8319. DOI: 10.1002/2015GL065789 226 ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 3, 2018 В. Г. Галушко, В. В. Виноградов, Ю. Г. Шкуратов 07. ZHANG HAO, YANG YAZHOU, JIN WEIDONG, YUAN YE, LUCEY PAUL, ZHU MENG-HUA, KAY- DASH VADIM, SHKURATOV YURIY, DI KAICHANG, WAN WENHUI, XU BIN, XIAO LONG, WANG ZI- WEI, and XUE BIN, 2015. In-situ optical measurements of Chang’E-3 landing site in Mare Imbrium: 1. Mineral abundances inferred from spectral reflectance. Geophys. Res. Lett. vol. 42, is. 17, pp. 6945–6950. DOI: 10.1002/ 2015GL065273 08. SHIN-ICHI SOBUE, HAYATO OKUMURA, SUSUMU SASAKI, MANABU KATO, HIRONORI MAEJIMA, HIROYUKI MINAMINO, SATORU NAKAZAWA, HISASHI OTAKE, NAOKI TATENO, HISASHI KO- NISHI, KATSUHIDE YONEKURA, HOSHINO HI- ROKAZU and JUN KIMURA, 2009. The project high- light of Japan’s Lunar Explorer Kaguya (SELENE). In: Proceedings of the 40th Lunar Planet. Sci. Conf. March 23–27, Houston, Texas, USA, id. 1224. 09. ONO, T. and OYA, H., 2000. Lunar Radar Sounder (LRS) experiment on-board the SELENE spacecraft. Earth Pla- nets Space. vol. 52, no. 9, pp. 629–637. DOI: 10.1186/ BF03351671 10. VANIMAN, D., FRENCH, B. and HEIKEN, G., 1991. Chapter 11. Afterword. In: G. H. HEIKEN, D. T. VANI- MAN, B. M. FRENCH, eds. Lunar Sourcebook. New York: Cambridge University Press, pp. 633–641. 11. SCHMITT, H. H., 2006. Return to the Moon: Exploration, Enterprise, and Energy in the Human Settlement of Space. New York: Copernicus books, Springer-Verlag. DOI: 10.1007/0-387-31064-9 12. WITTENBERG, L., SANTARIUS J. and KULCHINS- KI, G., 1986. Lunar source of 3He for commercial fusion power. Fusion Technol. vol. 10, no. 2, pp. 167–178. DOI: 10.13182/ FST86-A24972 13. TAYLOR, L. A., 1994. Helium-3 on the Moon: model assumptions and abundances. In: Engineering Construc- tion & Operations in SPACE IV. Proceedings of Space ’94. New York: ASCE Publ. vol. 1, pp. 678–686. 14. BURNS, J. O., DURIC, N., TAYLOR, G. J. and JOHN- SON, S. W., 1990. Observatories on the Moon. Sci. Amer. vol. 262, no. 3, pp. 18–25. DOI: 10.1038/scientificame- rican0390-42 15. CRAWFORD, I. A. and ZARNECK, I. J., 2008. Astrono- my from the Moon. Astron. Geophys. vol. 49, is. 2, pp. 2.17–2.19. DOI: 10.1111/j.1468-4004.2008.49217.x 16. JESTER, S. and FALCKE, H., 2009. Science with a lunar low-frequency array: From the dark ages of the Universe to nearby exoplanets. New Astron. Rev. vol. 53, pp. 1–26. DOI: 10.1016/j.newar.2009.02.001 17. MIMOUN, D., WEICZOREK, M. A., ALKALAI, L., BANERDT, W. B., BARATOUX, D., BOUGERET, J.-L., BOULEY, S., CECCONI, B., FALCKE, H., FLO- HRER, J., GARCIA, R. F., GRIMM, R., GROTT, M., GURVITS, L., JAUMANN, R., JOHNSON, C. L., KNAP- MEYER, M., KOBAYASHI, N., KONOVALENKO, A., LAWRENCE, D., LE FEUVRE, M., LOGNONNÉ, P., NEAL, C., OBERST, J., OLSEN, N., RÖTTGERING, H., SPOHN, T., VENNERSTROM, S., WOAN, G. and ZAR- KA, P., 2012. Farside explorer: unique science from a mis- sion to the farside of the Moon. Exp. Astron. vol. 33, pp. 529–585. DOI: 10.1007/s10686-011-9252-3 18. CRAWFORD, I. A. and JOY, K. H., 2014. Lunar explora- tion: opening a window into the history and evolution of the inner Solar System. Phil. Trans. R. Soc. A. vol. 372, is. 2024, id. 20130315. DOI: 10.1098/rsta.2013.0315 19. SHKURATOV, Y. G., KONOVALENKO, O. O., ZA- KHARENKO, V. V., STANISLAVSKY, O. O., BANNI- KOVA, O. Y., KAYDASH, V. G., STANKEVICH, D. G., KOROKHIN, V. V., VAVRIV, D. M., GALUSHKO, V. G., YERIN, S. M., BUBNOV, I. M., TOKARSKY, P. L., ULYANOV, O. M., STEPKIN, S. V., LYTVYNENKO, L. M., YATSKIV, Y. S., VIDEEN, G., ZARKA, P. and RUC- KER, H. O., 2018. Ukrainian mission to the Moon: Goals and payload. Kosmichna nauka i tekhnologiya. vol. 24, no. 1, pp. 3–30 (in Ukrainian). DOI: 10.15407/knit2018. 01.003 20. SHKURATOV, Y. G., KONOVALENKO, A. A., ZA- KHARENKO, V. V., STANISLAVSKY, A. A., BANNI- KOVA, E. Y., KAYDASH, V. G., STANKEVICH, D. G., KOROKHIN, V. V., VAVRIV, D. M., GALUSHKO, V. G., YERIN, S. N., BUBNOV, I. N., TOKARSKY, P. L., ULYANOV, O. M., STEPKIN, S. V., LYTVYNENKO, L. N., YATSKIV, Y. S., VIDEEN, G., ZARKA, P. and RU- CKER, H. O., 2018. A twofold mission to the Moon: Objectives and payloads. Acta Astronautica. (to be pub- lished). DOI: 10.1016/j.actaastro.2018.03.038 21. THOMPSON, T. W., 1987. High-resolution lunar radar map at 70-cm wavelength. Earth, Moon, Planets. vol. 37, is. 1, pp. 59–70. DOI: 10.1007/BF00054324 22. ZISK, S. H., PETTENGILL, G. H. and CATUNA, G. W., 1974. High-resolution radar maps of the lunar surface at 3.8-cm wavelength. The Moon. vol. 10, is. 1, pp. 17–50. DOI: 10.1007/BF00562017 23. ART-REACT-QUICKMAP., 2018. ART-REACT-Quickmap [online]. [viewed 6 July 2018]. Available from: http:// target.lroc.asu.edu/q3 24. CAMPBELL, B. A., CARTER, L. M., CAMPBELL, D. B., NOLAN, M., CHANDLER, J., GHENT, R. R., HA- WKE, B. R., ANDERSON, R. F. and WELLS, K., 2010. Earth-based 12.6-cm wavelength radar mapping of the Moon: New views of impact melt distribution and mare physical properties. Icarus. vol. 208, is. 2, pp. 565–573. DOI: 10.1016/j.icarus.2010.03.011 25. NOZETTE, S., LICHTENBERG, C. L., SPUDIS, P., BONNER, R., ORT, W., MALARET, E., ROBIN- SON, M. and SHOEMAKER, E. M., 1996. The Clemen- tine bistatic radar experiment. Science. vol. 274, is. 5292, pp. 1495–1498. DOI: 10.1126/science.274.5292.1495 26. SIMPSON, R. A. and TYLER, G. L., 1999. Reanalysis of Clementine bistatic radar data from the lunar South Pole. J. Geophys. Res. Planets. vol. 104, no. E2, pp. 3845–3862. DOI: 10.1029/1998JE900038 27. BEZVESILNIY, O. O., DUKHOPELNYKOVA, I. V., VINOGRADOV, V. V. and VAVRIV, D. M., 2007. Retrieving 3-D topography by using a single-antenna squint-mode airborne SAR. IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. vol. 45, no. 11, pp. 3574–3582. DOI: 10.1109/TGRS. 2007.902963 28. LEBERL, F. W., 1990. Radargrammetric image processing. Boston, MA: Artech House. 29. YOCKY, D. A., WAHL, D. E. and JAKOWARZ, C. V. (Jr.), 2004. Terrain elevation mapping results from airborne ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 3, 2018 227 Проект спутникового радара миллиметрового диапазона для исследования поверхности Луны spotlight-mode coherent cross-track SAR stereo. IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. vol. 42, no. 2, pp. 301–308. DOI: 10.1109/TGRS.2003.817683 30. ZEBKER, H. A. and GOLDSTEIN, R M., 1986. Topo- graphic mapping from interferometric SAR observations. J. Geophys. Res. vol. 91, no. B5, pp. 4993–4999. DOI: 10.1029/JB091iB05p04993 31. BAMLER, R. and HARTL, P., 1998. Synthetic aperture radar interferometry. Inverse Probl. vol. 14, no. 4, pp. R1–R54. DOI: 10.1088/0266-5611/14/4/001 32. SHKURATOV, Y., KAYDASH, V., KOROKHIN, V., VELOKODSKY, Y., OPANASENKO, N. and VI- DEEN, G., 2011. Optical measurements of the Moon as a tool to study its surface. Planet. Space Sci. vol. 59, is. 13, pp. 1326–1371. DOI: 10.1016/j.pss.2011.06.011 33. CHERTOK, B. E., 2011. Rockets and people. The Moon Race. Vol. IV. Moscow, Russia: Mashinostroyeniye Publ. (in Russian). 34. SHKURATOV, Y., LYTVYNENKO, L., SHULGA, V., YATSKIV, Y., VIDMACHENKO, A. and KISLYUK, V., 2003. Objectives of a prospective Ukrainian orbiter mis- sion to the moon. Adv. Space Res. vol. 31, no. 11, pp. 2341–2345. DOI: 10.1016/S0273-1177(03)00534-9 35. SHKURATOV, Y. G., KISLYUK, V. S., LYTVYNEN- KO, L. M. and YATSKIV, Y. S., 2004. Model of the Moon 2004 for the “UkrSelene” project. Kosmichna nauka i tekh- nologiya. Supplement. vol. 10, no. 2, 51 p. (in Russian) DOI: 10.15407/knit2004.02s.003 36. BONDARENKO, N. V. and SHKURATOV, Y. G., 1998. A map of regolith-layer thickness for the visible lunar hemi- sphere from radar and optical data. Solar Syst. Res. vol. 32, pp. 264–271. 37. ALIFANOV, O. M., ANFIMOV, N. A., BELYAYEV, V. S., BODIN, B. V., BOYARCHUK, A. A., ZAKHAROV, A. I., ZATSEPIN, V. I., MILYUKOV, V. K., PANASYUK, M. I., POPOVKIN, V. A., PROKHOROV M. Y., KHAR- TOV, V. V., CHEREPASCHUK, A. M., SHEVCHEN- KO, V. V. and SHUSTOV, B. M., 2014. Fundamental space research. Book 2: Solar System. Moscow, Russia: Fiz- matlit Publ. (in Russian). 38. MCKAY, D., HEIKEN, G., BASU, A., BLANFORD, G., SIMON, S., REEDY, R, FRENCH, B. and PAPIKE, J., 1991. Chapter 7. The Lunar Regolith. In: G. H. HEI- KEN, D. T. VANIMAN, and B. M. FRENCH, eds. Lunar source book: A user’s guide to the Moon. New York: Cam- bridge University Press, pp. 285–356. 39. BASS, F. G. and FUKS, I. M., 1979. Wave scattering from statistically rough surfaces. New York: Pergamon Press. 40. HENYEY, L. C. and GREENSTEIN, J. L., 1941. Diffuse radiation in the Galaxy. Astrophys. J. vol. 93, pp. 70–83. 41. STANKEVICH, D. and SHKURATOV, Y., 2004. Monte Carlo ray-tracing simulation of light scattering in parti- culate media with optically contrast structure. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. vol. 87, is. 3-4, pp. 289–296. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2003.12.014 42. SHKURATOV, Y. G., STANKEVICH, D. G., PET- ROV, D. V., PINET, P. C., CORD, A. M., DAYDOU, Y. H. and CHEVREL, S. D., 2005. Interpreting photometry of regolith-like surfaces with different topographies: shado- wing and multiple scatter. Icarus. vol. 173, is. 1, pp. 3–15. DOI: 10.1016/j.icarus.2003.12.017 43. SCOLNIK, M. I., 1989. Radar Handbook. New York: McGraw-Hill Book Company. 44. RUSSIAN FEDERATION STATE STANDARD., 1995. Surfaces of the Moon, Mars, and Venus. Radiophysical Parameters. In: Russian Federation State Standard Р 25645.161–94. Moscow: Standard Publ. (in Russian). 45. KINGSLEY, S. and QUEGAN, S., 1999. Understanding Radar Systems. New Jersey: SciTech Publishing, Inc. 46. KONDRATENKOV, G. S. and FROLOV, A. Y., 2005. Radiovision. Radar system of remote sensing of the Earth. Moscow, Russia: Radiotekhnika Publ. (in Russian). 47. ROSEN, P. A., HENSLEY, S., JOUGHIN, I. R, LI, F. K., MADSEN, S. N., RODRIGUEZ, E. and GOLD- STEIN, R. M., 2000. Synthetic aperture radar interfero- metry. Proc. IEEE. vol. 88, no. 3, pp. 333–382. DOI: 10.1109/5.838084 48. YESEPKINA, N. A., KOROLKOV, D. V. and PARIYS- KI, Y. N., 1973. Radio telescopes and radiometers. Mos- cow, Russia: Nauka Publ. (in Russian). 49. FISCHMAN, M. A., 1999. Sensitivity of a 1.4 GHz Di- rect-Sampling Digital Radiometer. IEEE Trans. Geosci. Re- mote Sens. vol. 37, no. 5, pp. 2172–2180. DOI: 10.1109/ 36.789614 V. G. Galushko 1, V. V. Vinogradov 1, and Y. G. Shkuratov 1,2 1 Institute of Radio Astronomy, National Academy of Sciences of Ukraine, 4, Mystetstv St., Kharkiv, 61002, Ukraine 2 Research Institute of Astronomy of V. N. Karazin Kharkiv National University, 35, Sumska St., Kharkiv, 61022, Ukraine MILLIMETER WAVE SATELLITE RADAR FOR INVESTIGATION OF THE MOON’S SURFACE: A PROPOSAL Purpose: Development and justification of the concept of con- struction of a millimeter wave satellite radar for investigation of the Moon’s surface and estimation of the radar performance characteristics for operation in the modes of active location, including aperture synthesis, and passive radiometric sounding. Design/methodology/approach: To map the Moon’s surface with a high spatial resolution and search of anomalies in the thermal radiation field, it is suggested to use a satellite milli- meter wave radar capable of operating in the side-looking/squint- looking synthetic aperture mode. Findings: Three operation modes of a millimeter wave satellite radar are suggested and justified for investigating the Moon’s surface. The considered modes include active monostatic soun- ding of the Moon’s surface with a rather crude spatial resolution (approximately 1400 1000 m), construction of radio images and restoration of the relief of the Moon’s surface (or its in- dividual areas) with a high resolution (resolution cell size 22 25  m) using algorithms of side-looking/squint-looking aperture synthesis, and passive (radiometric) sounding of the temperature field with resolution about 1400 2000 m. Estimates of the basic parameters and power of the radar re- quired to provide sufficiently high signal-to-power ratios in each of these modes are obtained. 228 ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 3, 2018 В. Г. Галушко, В. В. Виноградов, Ю. Г. Шкуратов Conclusions: Experiments using the suggested radar would allow estimating the electrophysical and structural parameters of the upper layer of the regolith several centimeters in thick- ness, determining the reflective properties of the Moon’s sur- face and recovering a 3D image of its relief with a high resolution (a few dozens of meters), and also investigating the spatial dis- tribution and anomalies of the thermal radiation with the aim of searching irregularities in the structure of the Moon’s crust. Key words: satellite radar, synthetic aperture, radiometric mode, Moon’s surface, regolith В. Г. Галушко 1, В. В. Виноградов 1, Ю. Г. Шкуратов 1,2 1 Радіоастрономічний інститут НАН України, вул. Мистецтв, 4, м. Харків, 61002, Україна 2 Науково-дослідний інститут астрономії Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна, вул. Сумська, 35, м. Харків, 61022, Україна ПРОЕКТ СУПУТНИКОВОГО РАДАРА МІЛІМЕТРОВОГО ДІАПАЗОНУ ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ ПОВЕРХНІ МІСЯЦЯ Предмет і мета роботи: Розробка та обґрунтування кон- цепції побудови супутникового радара міліметрового діапа- зону для дослідження поверхні Місяця та оцінка його пара- метрів для роботи в режимах активної локації, включаючи синтезування апертури, та пасивного радіометричного зон- дування. Методи і методологія: Для картографування поверхні Місяця з високим просторовим розділенням і пошуку ано- малій поля теплового випромінювання пропонується вико- ристовувати супутниковий радар міліметрового діапазону з можливістю синтезування апертури бічного/передньобіч- ного огляду. Результати: Запропоновано та обґрунтовано три режими роботи супутникового локатора міліметрового діапазону для дослідження поверхні Місяця. Розглянуті режими включа- ють активне моностатичне зондування поверхні Місяця з досить грубою просторовою роздільністю (приблизно 1400 1000 м), побудову радіозображення та відтворення рельєфу місячної поверхні (або окремих її ділянок) з висо- кою роздільністю (розмір елемента розділення 22 25  м) з застосуванням алгоритмів бічного/передньобічного огля- ду та пасивне (радіометричне) зондування поля температур з розділенням приблизно 1400 2000 м. Отримано оцінки основних параметрів і потужності радара, необхідними для забезпечення достатньо високого співвідношення сиг- нал/завада в кожному з цих режимів. Висновки: Експерименти за допомогою запропонованого локатора дозволять оцінювати електрофізичні та структурні параметри верхнього шару реголіту товщиною в декілька сантиметрів, визначати відбиваючі властивості місячної поверхні та відтворювати тривимірне зображення її рельє- фу з високою роздільністю (кілька десятків метрів), а також досліджувати просторовий розподіл і аномалії поля тепло- вого випромінювання з метою пошуку неоднорідностей в будові місячної кори. Ключові слова: супутниковий локатор, синтезована аперту- ра, радіометричний режим, поверхня Місяця, реголіт Статья поступила в редакцию 09.07.2018

Проект спутникового радара миллиметрового диапазона для исследования поверхности Луны

Institution

Similar Items