ITU-R RA 1750 FRENCH-2006 Mutual planning between the Earth exploration-satellite service (active) and the radio astronomy service in the 94 GHz and 130 GHz bands《94 GHz和130 GHz频段中.pdf

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1、 Rec. UIT-R RA.1750 1 RECOMMANDATION UIT-R RA.1750 Planification entre le service dexploration de la Terre par satellite (active) et le service de radioastronomie dans les bandes 94 GHz et 130 GHz (2006) Domaine de comptence La prsente Recommandation dcrit les mesures techniques que doivent mettre e

2、n uvre le service dexploration de la Terre par satellite (SETS) (active) et le service de radioastronomie (SRA) pour minimiser les effets potentiels des radars de cartographie des nuages du service dexploration de la Terre par satellite (active) dans les bandes 94 GHz et 130 GHz sur les observations

3、 du SRA dans les bandes adjacentes. LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que les travaux de cartographie des nuages qui sont actuellement effectus et qui seront effectus dans lavenir, au moyen de radars embarqus bord de satellites du service dexploration de la Terre par satellite

4、 (SETS) (active) dans les bandes 94 et 130 GHz partages avec le service de radioastronomie (SRA) devraient donner des rsultats scientifiques importants sur le climat mondial; b) que dans le cadre du SRA dimportantes questions scientifiques devraient continuer tre tudies dans les bandes 94 et 130 GHz

5、 partages avec le SETS (active); c) quaux longueurs dondes millimtriques, le gain de lantenne directive mesur sur un satellite et sur des stations au sol du SRA est trs lev, do le risque dun couplage trs fort entre les lobes principaux dune antenne mettrice de satellite et dune antenne du SRA; d) qu

6、e pour obtenir des chos radar adquats provenant de phnomnes atmosphriques, la puissance isotrope rayonne quivalente (p.i.r.e.) des radars en orbite du SETS (active) doit tre trs leve, ce qui risque doccasionner des dommages physiques aux rcepteurs sensibles du SRA dans le cas dun couplage entre lobe

7、s principaux; e) que des instruments particuliers du SRA peuvent comporter des dizaines, voire des centaines dantennes orientes dans la mme direction, dont certaines ou la totalit peuvent se retrouver instantanment dans le faisceau principal dun satellite du SETS (active), ce qui aggrave considrable

8、ment le phnomne de couplage entre lobes principaux; f) quaux longueurs dondes millimtriques, la technologie actuelle ne permet pas la cration de filtres coupe-bande trs performants prsentant un affaiblissement dinsertion suffisamment faible dans la bande passante du signal utile; g) que les rcepteur

9、s utiliss par le SRA aux longueurs dondes millimtriques doivent faire appel des technologies de pointe afin dtre suffisamment sensibles pour pouvoir effectuer des recherches astronomiques sur lorigine de la Terre, et que ces technologies se caractrisent actuellement par une porte dynamique trs limit

10、e et un seuil de saturation relativement faible; 2 Rec. UIT-R RA.1750 h) que, en raison de la p.i.r.e. leve prvue du radar de cartographie des nuages, le couplage faisceau principal-lobes latraux entre lmetteur satellite et la station SRA peut entraner la saturation du rcepteur SRA, ce qui risque de

11、 compromettre la ralisation des observations au niveau dune station SRA pendant une fraction importante de temps durant laquelle le satellite du radar actif de cartographie des nuages se trouve au-dessus de lhorizon local; j) que la technologie actuelle permet dsormais aux stations SRA dtre quipes d

12、e systmes rcepteurs dots dun rseau multi-lments dans le plan focal donnant dans le faisceau principal une sensibilit maximale quivalant celle de 1 000 rcepteurs pixel unique, considrant en outre a) que par la ncessit, les observatoires du SRA en ondes millimtriques ne sont exploits aux frquences par

13、tages avec le SETS (active) que par temps clair et sec, de sorte quen raison de lattnuation atmosphrique, la station SRA nest pas protge du radar satellite; b) que la planification entre les oprateurs du SETS (active) et les radioastronomes est essentielle pour viter dendommager les instruments du S

14、RA et pour prserver autant que possible lintgrit des donnes du SRA et du SETS (active); c) que le Groupe de coordination des frquences spatiales (SFCG, Space Frequency Coordination Group) et le Comit inter-unions pour lattribution de frquences la radioastronomie et la science spatiale (IUCAF, Inter-

15、Union Commission on Frequency Allocations for Radio Astronomy and Space Science) ont labor une procdure de planification commune1entre les Membres du Groupe SFCG et les observatoires de radioastronomie afin que les radars spatiaux de cartographie des nuages puissent tre exploits dans la bande 94-94,

16、1 GHz, recommande 1 que le plus tt possible dans le cycle de conception dun systme radar de cartographie des nuages du SETS (active), des contacts soient tablis entre les concepteurs et les oprateurs du SETS (active) et les sites de radioastronomie, lOrganisation internationale IUCAF pouvant servir

17、de point de liaison initial entre les oprateurs du SETS et les observatoires de radioastronomie potentiellement affects; 2 que des contacts troits entre les radioastronomes et les oprateurs de systmes SETS (active) soient maintenus tout au long des cycles de conception et dexploitation de tous les s

18、ystmes qui doivent utiliser des frquences en partage dans les bandes 94 et 130 GHz, de sorte que chaque partie ait connaissance de lvolution des travaux pertinents de lautre partie; 3 deffectuer la conception et lexploitation des systmes fonctionnant dans chaque service de faon prendre en considrati

19、on les questions de partage dans toute la mesure du possible; 4 de tenir compte des considrations relatives au partage, prsentes dans lAnnexe 1, lors de la conception et de lexploitation de ces systmes; 5 de prendre en considration lexemple donn dans lAnnexe 2, illustrant lincidence dun satellite ex

20、ploit dans le service SETS (active) sur un instrument fonctionnant dans le service de radioastronomie, lors de la conception et de lexploitation de stations de ces deux services. 1Voir la Rsolution 24-2 du Groupe SFCG, ladresse suivante: http:/www.sfcgonline.org/handbook/res/index.shtml Rec. UIT-R R

21、A.1750 3 Annexe 1 Considrations relatives la conception et lexploitation de systmes destins tre utiliss en partage entre le SETS (active) et le SRA dans les bandes 94 GHz et 130 GHz Dans le cas du service SETS (active) Il convient de concevoir un systme radar actif conformment aux meilleures pratiqu

22、es dingnierie afin de minimiser les rayonnements non dsirs ainsi que les rayonnements hors axe occasionns par les antennes radar aux lobes latraux. Il convient, dans la mesure du possible, de concevoir et dexploiter un systme SETS (active) de telle faon viter quil mette, par son faisceau principal,

23、directement en direction de stations du SRA. Les oprateurs dun systme SETS (active) devraient veiller ce que toute laide oprationnelle possible soit fournie aux stations SRA (par exemple, la fourniture en temps utile dinformations sur lorbite du radar satellite). Dans le cas du service SRA Il convie

24、nt de concevoir des stations SRA de telle faon que leurs antennes ne puissent pas pointer directement vers le radar en orbite grce, notamment, une planification dynamique et souple des observations. Les stations SRA devraient fournir le moyen de protger leurs rcepteurs de dommages physiques au cas o

25、 il serait impossible dviter compltement un couplage entre lobes principaux. Il convient, dans toute la mesure du possible, sans amoindrir les capacits de la station SRA, de concevoir des systmes de rcepteurs SRA prsentant une forte rsistance aux dommages rsultant des missions de puissance leve reue

26、s ainsi quune gamme dynamique aussi leve que possible. Il convient de concevoir des antennes SRA prsentant des niveaux dans les lobes latraux les plus faibles possibles de faon pouvoir poursuivre des observations lorsque le radar satellite se situe au-dessus de lhorizon local, sans que ce radar soit

27、 orient vers la station SRA. Il convient de concevoir des systmes dacquisition de donnes SRA qui puissent enregistrer ou signaler des cas de brouillages susceptibles dtre causs par le radar en orbite, sur la base des paramtres oprationnels connus relatifs au SRA et au satellite. Le SRA devrait conti

28、nuer consacrer des ressources au perfectionnement de techniques de rduction des brouillages radiolectriques en temps rel ou aprs observation. 4 Rec. UIT-R RA.1750 Annexe 2 Exemple de considrations relatives au partage prendre en considration dans la conception et lexploitation de systmes du SRA et d

29、u SETS (active) dans la bande 94 GHz Le satellite CloudSat et son incidence sur le grand rseau millimtrique de lAtacama (Atacama Large Millimeter Array ALMA) Rsum Lobservatoire ALMA, en cours de construction au nord du Chili, deviendra le premier observatoire mondial aux longueurs dondes millimtriqu

30、es et submillimtriques. CloudSat est un radar plac bord dun satellite, qui est orient vers le bas et qui fonctionne 94 GHz; sa mise en service tait prvue en 2005. La puissance isotrope rayonne quivalente (p.i.r.e.) de crte du faisceau radar est denviron 4 109W, ce qui suffit pour endommager les rcep

31、teurs ALMA au sol dans le cas o les antennes dALMA seraient pointes directement en direction du radar en orbite. Mme si la probabilit que cela se produise est trs faible, lobservatoire ALMA doit prendre certaines prcautions dordre oprationnel pour viter que ses rcepteurs soient endommags et pour sig

32、naler les donnes qui seront contamines par les brouillages radar. Station de radioastronomie ALMA ALMA est un projet international qui vise concevoir un tlescope fonctionnant dans les domaines millimtriques et submillimtriques. Il repose sur un partenariat gal entre lEurope, lAmrique du Nord et le J

33、apon, en coopration avec la Rpublique du Chili. Les principales caractristiques du tlescope ALMA sont les suivantes: 64 antennes de 12 m de diamtre situes une altitude de 5 000 m, sur le site de Llano de Chajnantor (Chili). Instrument dimagerie dans toutes les fentres atmosphriques entre 10 mm et 35

34、0 microns (31,3 GHz 950 GHz). Configurations de rseau entre 150 m et 10 km environ. Rsolution spatiale de 10 milliarcsecondes (10 fois suprieure celle du tlescope spatial Hubble). Possibilit de convertir des arcminutes de sources en degrs pour une rsolution de lordre dune arcsec. Rsolution de vitess

35、e infrieure 0,05 km/s. Instrument dimagerie rapide et souple. Instrument le plus grand et le plus sensible au monde aux longueurs dondes millimtriques et submillimtriques. Mission du radar de cartographie des nuages CloudSat est le premier radar spatial fonctionnant 94 GHz. Il fait partie de la cons

36、tellation A-Train, compose de cinq satellites, dont la plupart ( lexception de CloudSat) sont des satellites de dtection passifs. De droite gauche sur lorbite, on trouve les satellites suivants: Aqua, Cloud Mapping, Radar, Calipso, Parasol et Aura. Parasol, Aqua et Aura sont dj en orbite; le lanceme

37、nt de CloudSat tait prvu en 2005. Tous les satellites auront une orbite analogue, dispose Rec. UIT-R RA.1750 5 de faon prsenter des trajectoires au sol identiques, spares les unes des autres de quelques secondes seulement. La mission scientifique de CloudSat est dcrite en dtail dans les paragraphes

38、qui suivent: CloudSat est un satellite destin mesurer la structure verticale des nuages depuis lespace. Une fois lanc, CloudSat sera en orbite parmi une constellation de satellites (A-Train) comprenant les satellites Aqua et Aura de la NASA, Calipso, un satellite lidar faisant lobjet dune coopration

39、 entre la NASA et le CNES, et Parasol, un satellite du CNES transportant un polarimtre. La spcificit de CloudSat rside dans sa capacit suivre une orbite prcise, ce qui permet lempreinte du lidar de Calipso de chevaucher les champs de vision du radar de Cloudsat et ce qui permet par ailleurs deffectu

40、er les autres mesures de la constellation. La prcision et la quasi-simultanit de ce chevauchement font de cette constellation un systme unique dobservation multisatellites pour ltude des processus atmosphriques essentiels au cycle hydrologique. Les profils verticaux des proprits des nuages fournis p

41、ar le satellite CloudSat lchelle mondiale permettent de combler une lacune importante dans ltude des mcanismes de rtroaction liant les nuages au climat. Pour mesurer ces profils, on devra combiner les donnes radar de CloudSat aux donnes obtenues par dautres capteurs actifs et passifs de la constella

42、tion. Caractristiques techniques de CloudSat Le radar CloudSat fonctionne la frquence de 94,05 GHz et est plac sur une orbite polaire hliosynchrone une altitude de 705 km; les trajectoires au sol de lorbite (voir ci-dessous) se rptent prcisment tous les 16 jours. La puissance dmission de crte du rad

43、ar est de 1 800 W (passant 1 500 W la fin de sa dure de vie) dans une antenne prsentant un gain de 63 dBi, ce qui donne une p.i.r.e. de 4 109W environ. La polarisation est linaire. Le radar pointe en direction du nadir godsique avec une prcision de 0,07. Lempreinte nominale du faisceau radar au sol

44、est de 1,4 km de diamtre environ, mais lextension de lempreinte aux premiers zros du diagramme est de 3 km. La prcision dobservation est de 0,053 et la prcision de vise est de lordre de 1 km. Le tlescope ALMA, qui prsente un diamtre de 14 km, sous-tend un angle de 1,14 tel quobserv depuis le satelli

45、te. La trajectoire au sol relle peut prsenter une erreur latrale de 10 km, due la prsence dun lment imprvisible de trane atmosphrique perturbant lorbite. La dure dimpulsion radar est approximativement de 3,3 s et la frquence de rptition des impulsions varie entre 3 700 et 4 300 Hz, ce qui donne une

46、puissance dmission radar moyenne de 25 W environ. Lantenne de CloudSat est une parabole excentre prsentant une largeur de faisceau de 0,108 et un gain dans laxe de vise de 63 dBi. La distance jusquau premier zro du diagramme est de 0,125. Le premier lobe latral principal, 0,2 de laxe de vise, prsent

47、e un gain de 47 dBi. Le gain dantenne atteint 0 dBi 6,4 environ, et au-del de 11, la rponse de lantenne ne dpasse pas 12 dBi environ. Etant donn que le faisceau radar est toujours orient vers le bas, le long du vecteur gravitationnel local, les antennes dALMA ne peuvent tre orientes directement vers le faisceau radar que si elles sont pointes vers le znith, lorsque le radar survole le site. Cette situation est improbable. Le faisceau de CloudSat sera certes parfois dirig loin du nadir, des fins dtalonnage, mais ces mesures seront toujours effectues au-dessus de locan, ce qui ne devrait pas po