ITU-R RA 1750 SPANISH-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.pdf

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1、 Rec. UIT-R RA.1750 1 RECOMENDACIN UIT-R RA.1750 Planificacin mutua entre el servicio de exploracin de la Tierra por satlite (activo) y el servicio de radioastronoma en las bandas de 94 GHz y 130 GHz (2006) Cometido Esta Recomendacin describe las medidas que deben tomar el servicio de exploracin de

2、la Tierra por satlite (SETS) (activo) y el servicio de radioastronoma (SRA) para minimizar la posible influencia de los radares de cartografa de nubes del SETS (activo) en 94 GHz y 130 GHz sobre las observaciones del SRA en bandas adyacentes. La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerand

3、o a) que los actuales y futuros experimentos de cartografa de nubes mediante radares a bordo de satlites del servicio de exploracin de la Tierra por satlite (SETS) (activo) en las bandas de 94 GHz y 130 GHz compartidas con el servicio de radioastronoma (SRA) cabe esperar que arrojen importantes resu

4、ltados cientficos sobre el clima mundial; b) que se espera que el SRA contine estudiando importantes cuestiones cientficas en las bandas de 94 GHz y 130 GHz compartidas con el SETS (activo); c) que en las longitudes de onda milimtricas, la ganancia de antena directiva disponible en el satlite y en l

5、as estaciones en el suelo del SRA es muy elevada, lo que aumenta las posibilidades de que se produzca un acoplamiento de haz principal a haz principal muy intenso entre la antena del transmisor del satlite y una antena del SRA; d) que para obtener los adecuados ecos del radar procedentes de los fenm

6、enos atmosfricos, los radares en rbita del SETS (activo) requieren un valor de p.i.r.e. muy elevado que puede provocar daos fsicos a los sensibles receptores del SRA en el caso de que se produzca el acoplamiento de haz principal a haz; e) que los instrumentos individuales del SRA pueden consistir en

7、 docenas o incluso centenares de antenas codirectivas, algunas de las cuales o todas pueden estar situadas dentro del haz principal de un satlite del SETS (activo) en un instante determinado, lo que multiplica enormemente las consecuencias de un encuentro de haz principal a haz principal; f) que en

8、las longitudes de onda milimtricas la tecnologa actual no permite la construccin de filtros de banda eliminada de alto rendimiento que presenten unas prdidas de insercin suficientemente bajas dentro de la banda de paso deseada; g) que los receptores utilizados por el SRA en longitudes de ondas milim

9、tricas deben utilizar la tecnologa ms avanzada a fin de que tengan la sensibilidad suficiente para llevar a cabo investigaciones astronmicas originales y que dicha tecnologa permite actualmente una gama dinmica muy limitada con un umbral de saturacin relativamente bajo; 2 Rec. UIT-R RA.1750 h) que d

10、ebido al elevado valor necesario de la p.i.r.e. del radar de cartografa de nubes, el acoplamiento de haz principal a lbulo lateral entre el transmisor del satlite y la estacin del SRA puede causar saturacin en el receptor del SRA, impidiendo posiblemente las observaciones en una estacin del SRA dura

11、nte una parte significativa del tiempo en que el satlite del radar de cartografa de nubes activo se encuentra por encima del horizonte local; j) que la tecnologa actual permite equipar a las estaciones del SRA con sistemas receptores multielemento de plano focal con una plena sensibilidad de haz pri

12、ncipal que subtiende 1 000 veces la zona angular de un receptor de un solo pxel, considerando tambin a) que por necesidad, los observatorios del SRA en ondas milimtricas funcionan con frecuencias compartidas con el SETS (activo) solamente en condiciones de cielo despejado y seco de manera que la ate

13、nuacin atmosfrica no proporciona proteccin a la estacin del SRA contra el radar del satlite; b) que es esencial una planificacin mutua entre los operadores del SETS (activo) y los radioastrnomos para evitar daos en la instrumentacin del SRA y mantener en la mayor medida posible la integridad de los

14、datos tanto del SRA como del SETS (activo); c) que el Grupo de Coordinacin de Frecuencias Espaciales (SFCG) y el Comit Cientfico sobre Asignacin de Frecuencias para Radioastronoma y Ciencias Espaciales (IUCAF) han desarrollado un procedimiento de planificacin mutua1entre organismos miembros del SFCG

15、 y los observatorios de radioastronoma para que los radares de cartografa de nubes a bordo de vehculos espaciales puedan funcionar en la banda 94-94,1 GHz, recomienda 1 que lo antes posible durante el ciclo de diseo de dicho sistema de radares de cartografa de nubes del SETS (activo), se establezcan

16、 contactos entre los diseadores y operadores del SETS (activo), por un lado, y los emplazamientos de radioastronoma, por otro. La organizacin internacional IUCAF puede proporcionar el vnculo inicial entre los operadores del SETS y los posibles observatorios de radioastronoma que puedan resultar afec

17、tados; 2 que se mantenga un estrecho contacto entre los radioastrnomos y los operadores de los sistemas del SETS (activo) a lo largo de los ciclos de diseo y vida til de todos los sistemas que vayan a compartir las bandas de 94 y 130 GHz, de manera que cada una de las partes sea consciente de los de

18、sarrollos pertinentes realizadas por la otra; 3 que el diseo y explotacin de los sistemas que funcionan en cada servicio se lleve a cabo de manera que se tenga en cuenta la comparticin en la mayor medida posible; 4 que en el diseo y explotacin de tales sistemas se tengan en cuenta las consideracione

19、s relativas a la comparticin indicadas en el Anexo 1; 5 que en el diseo y explotacin de las estaciones de ambos servicios se tenga en cuenta el ejemplo que figura en el Anexo 2 sobre la influencia que tiene sobre un instrumento que funciona en el servicio de radioastronoma un satlite que funciona en

20、 el SETS (activo). 1Vase la Resolucin 24-2 del SFCG en: http:/www.sfcgonline.org/handbook/res/index.shtml. Rec. UIT-R RA.1750 3 Anexo 1 Consideraciones relativas al diseo y explotacin de sistemas del SETS (activo) y del SRA que van a compartir las bandas de 94 GHz y 130 GHz Para el SETS (activo): Un

21、 sistema de radar activo debe disearse de acuerdo con las prcticas de ingeniera ms adecuadas a fin de minimizar tanto las emisiones no deseadas como las emisiones fuera del eje procedentes de la antena del radar en los lbulos laterales. En la medida de lo posible, un sistema del SETS (activo) debe d

22、isearse y explotarse de tal forma que se eviten las transmisiones dirigidas directamente a travs de su haz principal a estaciones del SRA. Los operadores de un sistema del SETS (activo) deben asegurarse de que se presta toda la asistencia operativa posible a las estaciones del SRA, por ejemplo, dand

23、o informacin pertinente sobre detalles de los horarios orbitales del radar del satlite. Para el SRA: Las estaciones del SRA deben disearse de tal forma que sus antenas no apunten directamente al radar en rbita, mediante una programacin dinmica flexible de las observaciones o por otros medios. Las es

24、taciones del SRA deben proporcionar los medios para proteger a sus receptores contra los daos fsicos si es imposible evitar completamente los encuentros de los haces principales. En la medida de lo posible, y sin comprometer la capacidad de la estacin del SRA, los sistemas del receptor del SRA deben

25、 disearse de manera que tengan una elevada tolerancia contra los daos que se producen al recibir transmisiones de alta potencia, y deben poseer una gama dinmica de valor tan elevado como sea posible. Las antenas del SRA deben disearse con los niveles de lbulo lateral ms bajos posibles de forma que p

26、uedan continuar las observaciones mientras el radar del satlite se encuentra por encima del horizonte local, aunque su antena no est dirigida hacia la estacin del SRA. Los sistemas de adquisicin de datos del SRA deben disearse de modo que sean capaces de registrar o mostrar instancias de posible int

27、erferencia procedentes del radar en rbita, basndose en los parmetros operacionales conocidos del SRA y del satlite. El SRA debe continuar dedicando recursos a ampliar las posibilidades de las tcnicas de reduccin de la interferencia en RF en tiempo real o posteriores a la observacin. 4 Rec. UIT-R RA.

28、1750 Anexo 2 Ejemplo de consideraciones relativas a la comparticin que deben tenerse en cuenta en el diseo y explotacin de los sistemas del SRA y del SETS (activo) en la banda de 94 GHz El CloudSat e implicaciones para el Atacama Large Millimeter Array (ALMA) Resumen El observatorio Atacama Large Mi

29、llimeter Array (ALMA) est siendo construido al norte de Chile y se convertir en el principal radiotelescopio del mundo que trabajar con frecuencias de longitudes de onda milimtricas y submilimtricas. CloudSat es un radar a bordo de un satlite cuya antena est orientada hacia abajo, funciona en la ban

30、da de 94 GHz y se lanzar en 2005. El valor de PIRE de cresta del haz del radar es de 4 109 W aproximadamente, lo cual es suficiente para daar a los receptores del ALMA situados en la superficie si sus antenas y las del radar en rbita se enfocan directamente entre s. Aunque la probabilidad de que est

31、o suceda es muy pequea, el ALMA debe tomar algunas precauciones operativas para evitar que se produzcan daos y que se presenten datos contaminados por la interferencia del radar. La instalacin de radioastronoma ALMA ALMA es un radiotelescopio internacional que funciona en las longitudes de onda mili

32、mtricas y submilimtricas instalado conjuntamente por Europa, Amrica del Norte y Japn, en cooperacin con la Repblica de Chile. Las caractersticas ms importantes del observatorio ALMA son las siguientes: Hasta 64 antenas de 12 m de dimetro situadas a una altura de 5 000 m en el Llano de Chajnantor, Ch

33、ile. Instrumento de presentacin de imgenes en todas las ventanas atmosfricas entre 10 mm y 350 micras (31,3 GHz a 950 GHz). Configuraciones de sistemas de antenas con dimetros desde aproximadamente 150 m hasta 10 km. Resolucin espacial de 10 miliarcs, 10 veces mejor que el telescopio espacial Hubble

34、. Capacidad de presentar imgenes de fuentes de radiacin de minutos de arco a grados, con una resolucin de 1 segundo de arco. Velocidad de resolucin por debajo de 0,05 km/s. Instrumento de presentacin de imgenes rpido y flexible. Se trata del instrumento mayor y ms sensible del mundo en longitudes de

35、 ondas milimtricas y submilimtricas. La misin del radar de cartografa de nubes CloudSat es el primer radar a bordo de un vehculo espacial que hace uso de la asignacin de 94 GHz. Forma parte de la constelacin A-Train que consta de cinco satlites, la mayora de los cuales (aparte del CloudSat) son satl

36、ites de teledeteccin pasiva. En orden de formacin orbital los Rec. UIT-R RA.1750 5 satlites son Aqua, Cloud Mapping Radar, Calipso, Parasol y Aura. Parasol, Aqua y Aura ya estn en rbita y el propio CloudSat ser lanzado en 2005. Todos los satlites tendrn rbitas similares dispuestas especficamente par

37、a que sus trazas en el suelo sean idnticas y estn separadas nicamente unos cuantos segundos de tiempo. Los detalles concretos de la misin cientfica son los siguientes: CloudSat es un satlite experimental diseado para medir la estructura vertical de las nubes desde el espacio. Una vez lanzado, el Clo

38、udSat seguir una rbita en formacin como parte de una constelacin de satlites (la A-Train) que incluye a los satlites Aqua y Aura de la NASA, a un satlite de deteccin y localizacin por ondas luminosas (LIDAR) de la NASA-CNES (CALIPSO) y a un satlite CNES que incorpora un polarmetro (PARASOL). Una car

39、acterstica nica que aporta el CloudSat a esta constelacin es la capacidad de volar en una rbita muy precisa permitiendo que los campos de visin del radar CloudSat se superpongan con la huella del lidar CALIPSO y las otras mediciones de la constelacin. La precisin y casi simultaneidad de esta superpo

40、sicin crea un sistema de observacin multisatlite nico para estudiar procesos atmosfricos fundamentales en el ciclo hidrolgico. Los perfiles verticales de las propiedades de las nubes proporcionados por el CloudSat a escala mundial llenan un vaco crtico que exista en la investigacin de los mecanismos

41、 de interaccin que vinculan a las nubes con el clima. La medicin de estos perfiles requiere una combinacin de instrumentos activos y pasivos que se lograr combinando los datos del radar del CloudSat con los datos procedentes de otros sensores activos y pasivos de la constelacin. Detalles tcnicos del

42、 CloudSat El radar del CloudSat funciona a 94,05 GHz desde una rbita polar heliosncrona de una altura de 705 km. Las trazas en el suelo de la rbita (vase ms adelante) se repiten con precisin cada 16 das. La potencia de cresta del transmisor del radar es de 1 800 W y se degrada hasta 1 500 W al final

43、 de su vida til; se transmite a travs de una antena con una ganancia de 63 dBi lo que produce aproximadamente una potencia radiar a efectiva (PIRE) de 4 109W. La polarizacin es lineal. El radar apunta a lo largo del nadir geodsico con una precisin de 0,07. La huella nominal del haz del radar en el s

44、uelo tiene 1,4 km de dimetro, pero la distancia de la huella al primer nulo del diagrama es de 3 km. La precisin de puntera es de 0,053 y el control de puntera en torno a 1 km. El observatorio ALMA, con un dimetro de 14 km, subtiende un ngulo de 1,14 visto desde el satlite. La traza en el suelo real

45、 puede tener un error de seguimiento de 10 km causado por una componente impredecible de la resistencia atmosfrica que perturbe la rbita. La longitud del impulso del radar es de unos 3,3 s y la frecuencia de repeticin de impulsos (PRF) vara de 3 700 a 4 300 Hz, con lo que se obtiene una potencia med

46、ia del transmisor del radar de unos 25 W. La antena del CloudSat es una parbola con alimentacin descentrada, una anchura de haz de 0,108 y una ganancia en el eje de puntera de 63 dBi. La distancia al primer nulo en el diagrama es de 0,125. El primer lbulo lateral mayor, a 0,2 del eje de puntera, tie

47、ne una ganancia de 47 dBi. La ganancia de la antena alcanza el valor de 0 dBi a unos 6,4, y ms all de 11, aproximadamente, la respuesta de la antena no es mayor de unos 12 dBi. Como el haz del radar siempre est dirigido hacia abajo, a lo largo del vector gravitacional local, la nica posibilidad de q

48、ue las antenas del observatorio ALMA se orienten directamente hacia el haz del radar es que estn apuntadas hacia el cnit mientras el radar vuela directamente sobre el emplazamiento. Se trata de una situacin muy improbable. El haz del CloudSat estar dirigido ocasionalmente lejos del nadir, a efectos de calibracin, pero esta medicin se llevar a cabo siempre sobre el ocano por lo que no constituir un problema para el observatorio ALMA. 6 Rec. UIT-R RA.1750 rbita del CloudSat Debido a que el haz del radar apunta al nadir, nicamente el suelo situado directamente debajo