¿Cómo transmite el radar DSS-14 de Deep Space Network y lo recibe (casi) al mismo tiempo? (radar monoestático)

La respuesta concisa pero completa de @Hobbes a la pregunta ¿ Qué son las observaciones de radar monoestático y cómo se utilizará el DSS-13 de Deep Space Network para observar el sobrevuelo de la Tierra del asteroide 1999 WK4? nos dice que el plato DSS-14 de Deep Space Network de la NASA es capaz tanto de transmitir poderosas señales de radar como de recibir reflejos extremadamente débiles de objetos en el espacio profundo.

Esto se llama radar monoestático.

Este radar es un poco diferente al tipo de radar que se usa para detectar automóviles, aeronaves o barcos a alta velocidad.

La señal doppler de retardo puede usarse para generar imágenes de 1999 WK4 y su pequeña luna en órbita, por lo que puede tener una codificación especial que se envía en un flujo largo, de modo que la señal recibida será bastante complicada. No es solo un "¡ ping! "

Pregunta: ¿Cómo implementa exactamente el radar monoestático DSS-14 de Deep Space Network para el estudio de asteroides en el espacio profundo y cis-lunar?

Posiblemente útil página JPL de la NASA https://echo.jpl.nasa.gov/asteroids/1999KW4/1999KW4_planning.2019.html


El artículo de NBC News Un asteroide de una milla de ancho y su pequeña luna pasarán cerca de la Tierra este fin de semana; Apodada 1999 KW4, la roca espacial "binaria" pasará rozando nuestro planeta sin causar daño a una distancia de 3 millones de millas. muestra el GIF animado a continuación y enlaces a la página de seguimiento de asteroides 1999 KW4 .

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Respuestas (2)

Evidentemente, el DSS-14 se basa en períodos separados de transmisión y recepción, pero puede cambiar rápidamente entre los modos de transmisión y recepción utilizando un "interruptor cuasi-óptico". Per Perez and Bhanji (1997) A Quasi-Optical Transmit/Receive Switch for the Goldstone Solar System Radar (pdf: 1 , 2 ):

Debido a las grandes distancias entre la antena y el objetivo, que implican tiempos de luz de ida y vuelta de hasta varias horas, hasta hace poco se lograba la duplicación en este sistema de radar colocando el subrreflector de la antena para enfocarse en la bocina de alimentación de transmisión o recepción.

(en otras palabras, podían transmitir una señal y volver a enfocar la antena para que los ecos recibidos entraran en la bocina receptora, y este era un proceso lento, pero estaba bien porque los ecos tardarían minutos u horas en llegar). llegar), pero

El énfasis reciente en la observación de asteroides cercanos a la Tierra, con tiempos de luz de ida y vuelta de tan solo 30 segundos, presenta la dificultad de que el subrreflector de la antena requiere aproximadamente esa cantidad de tiempo para ser reposicionado desde la posición de transmisión a la de recepción. . Además, esto provoca un gran desgaste mecánico en el mecanismo de posicionamiento del subrreflector de 9 metros de diámetro y 3600 kg debido a la gran cantidad de ciclos de transmisión/recepción que pueden realizarse mientras un asteroide cercano a la Tierra es visible en el cielo.

y que la QOS permite "cambiar los tiempos en el orden de un segundo, lo que permite obtener imágenes de radar de asteroides dentro de una órbita lunar".

Desafortunadamente, la visibilidad de los diagramas en el papel escaneado es pobre y la explicación en el texto es mínima, pero me parece evidente que la conmutación se logra mediante un conjunto de "espejos" de radio que se mueven en la ruta de la señal. durante la recepción, para mover el punto de enfoque a la bocina de alimentación de recepción y fuera de la ruta durante la transmisión.

Otro boletín de observación de un asteroide cercano a la Tierra de 2012 señala que

Tendremos que observar biestáticamente con DSS-13, porque el interruptor cuasi-óptico en DSS-14 ha sido removido para reparaciones.

lo que confirma la necesidad de QOS para la obtención de imágenes monoestáticas de objetos cercanos.

Me tomé la libertad de corregir "feedhom" por "feedhorn" varias veces en el material citado, un error obvio de OCR.
¡Gracias por la rápida respuesta! El próximo acercamiento más cercano de 1999 WK4 tendrá un tiempo de ida y vuelta de unos 35 segundos.

Complementario a la respuesta de @ hobbs, encontré Soar System Radar Group 332F; Sección de Investigación y Arquitecturas de Comunicaciones 332

con esta imagen estática y este GIF animado (se ejecuta unas diez veces y luego se detiene, tienes que volver a cargar la página para reiniciar el GIF

GIF de accionamiento del interruptor cuasi-óptico DSS-14

También está esta película Quasi-Optical Switch de 23 segundos de duración (archivo MOV de 8 MB) con sonido y "comentario".


Aquí hay dos imágenes estáticas con el interruptor óptico en una posición y en la otra. Básicamente son dos espejos en una configuración de periscopio o patas de perro. Cuando está en su lugar, desvía la ruta óptica a una bocina de alimentación, y cuando se "quita del camino", la ruta óptica continúa hacia la bocina de alimentación en el eje.

Interruptor cuasi-óptico DSS-14 abierto;  camino óptico directo

arriba:: Abierto; camino óptico directo, abajo: Cerrar; trayectoria óptica desviada con patas de perro.

Cierre del interruptor cuasi-óptico DSS-14;  trayectoria óptica desviada o con patas de perro

y este dibujo del artículo vinculado en la respuesta de @hobbs: Perez and Bhanji (1997) A Quasi-Optical Transmit/Receive Switch for the Goldstone Solar System Radar (pdf: 1 , 2 )

Figura 3. Disposición mecánica del interruptor cuasi-óptico de transmisión/recepción

Figura 3. Disposición mecánica del interruptor cuasi-óptico de transmisión/recepción.