Mikrohullámok, hogy felfedjék az óceáni időjárást, és keressenek szárazföldi aknákat

Mikrohullámok, hogy felfedjék az óceáni időjárást, és keressenek szárazföldi aknákat
Mikrohullámok, hogy felfedjék az óceáni időjárást, és keressenek szárazföldi aknákat
Anonim

COLUMBUS, Ohio – Az Ohio Állami Egyetemen fejlesztés alatt álló mikrohullámú technológia javíthatja a globális időjárás-térképezést, és még az eltemetett taposóaknákat is észlelheti.

Joel T. Johnson, az Ohio állam elektromérnöki docense és kollégái olyan érzékelőket fejlesztenek, amelyek érzékelik az óceán felszíne és az eltemetett tárgyak által természetesen kibocsátott kis mennyiségű mikrohullámú sugárzást.

Az IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing folyóirat két cikkében Johnson és Min Zhang végzős hallgató a passzív mikrohullámú érzékelőkhöz készített számítógépes modelleket ismertette – egyet időjárási műholdakhoz, egyet pedig kézi aknadetektorokhoz.

Johnson szerint a passzív mikrohullámú érzékelők segíthetnek a tudósoknak megérteni a globális éghajlatváltozást azáltal, hogy globális léptékű ismereteket nyújtanak a Föld időjárási mintáiról.

"Globális adatok nélkül nem tudjuk megjósolni a globális felmelegedést" - mondta. Ugyanez a technológia képes kimutatni a mai műanyagbányákat, amelyek láthatatlanok a fémdetektorok számára. Mivel a Földön minden tárgy nagyon alacsony szintű mikrohullámú sugárzást bocsát ki, a kézi mikrohullámú érzékelő képes érzékelni a talaj alá eltemetett bánya által kibocsátott sugárzást.

A tudósok az 1980-as évek eleje óta tudják, hogy a mikrohullámú érzékelők hasznosnak bizonyulhatnak ezekben az alkalmazásokban, de a szükséges számítógépes modelleket nehéz volt megépíteni.

Minden tárgynak megvan a saját mikrohullámú "aláírása", attól függően, hogy milyen anyagból készült, milyen meleg az objektum, és hol helyezkedik el – és a modelleknek figyelembe kell venniük a különböző aláírásokat, magyarázta Johnson.

A helyzet még bonyolultabbá válik, ha a vizsgált tárgy az óceán hullámzó felszíne. Ezután a számítógépes modell megköveteli annak ismeretét, hogy a szél hogyan hoz létre hullámokat, és hogyan terjed a hullámok.

A mikrohullámú alapú meteorológiai műholdrendszer megtérülése ennek ellenére hatalmas lehet, mondta Johnson.

Mikrohullámú érzékelőkkel, úgynevezett radiométerekkel dolgozik, amelyek érzékelik az óceán felszínének egyenetlenségét – a hullámok méretét. Az egyenetlenség a szél irányát és sebességét – és ezen túlmenően – az óceán felszínén az időjárási viszonyokat is jelzi.

Az érzékelők „passzívnak” minősülnek, mert csak érzékelik a mikrohullámokat, nem bocsátanak ki. Az „aktív” mikrohullámú érzékelők, ismertebb nevén mikrohullámú radar, az óceán felszínének egyenetlenségét is képesek észlelni.

"A passzív érzékelők egyszerűbb eszközök, és alacsonyabb az energiafogyasztási igényük" - mondta Johnson. "Mindkettő fontos tényező egy műholdon működő rendszer tervezésekor."

Az optikai időjárási műholdak könnyen megfigyelhetik az óceánt, de éjszaka nem látják a víz felszínét, és nem látnak át a felhőkön sem. Ezzel szemben a mikrohullámú érzékelők 24 órás műholdas megfigyelést tesznek lehetővé a Föld összes óceánján.

Johnson és Zhang összehasonlították a modelljükre vonatkozó előrejelzéseket a WindRAD radiométer mikrohullámú érzékelővel, amely egy mikrohullámú érzékelő, amelyet a Jet Propulsion Laboratory (JPL) repülőgéprepülései során üzemeltetett 1994 és 2000 között. A NASA DC-8 repülőgépe, a WindRAD passzív mikrohullámú méréseket végzett Észak-Kalifornia partjainál, míg a National Booy Data Center (NDBC) által kihelyezett bóják a tényleges szélsebességet és szélirányt mérték lent.

Johnson azt mondta, hogy a jó modellek hasznosak lennének az időjárási műholdak következő generációjához, amelyek jelenleg fejlesztés alatt állnak a National Polar-Orbiting Operational Environmental Satellite System (NPOESS) számára.

A NPOESS egy háromügynökségi program, amelyet a National Oceanic and Atmospheric Administration, a Defense Department és a NASA oszt meg. 2008-tól kezdődően a program három új időjárási műholdat kíván felbocsátani, amelyek mindegyike mikrohullámú érzékelőkkel rendelkezik.

Ezek a műholdak képesek lesznek felmérni a szél sebességét és irányát az óceán 400 négyzetkilométeres vagy körülbelül 150 négyzetmérföldes foltjai felett.

A második IEEE Transactions tanulmányukban Johnson és Zhang leírja, hogyan használhatók mikrohullámú érzékelők eltemetett tárgyak, például taposóaknák észlelésére. A két mérnök számítógépes modellt készített a várható jelről, amikor egy mikrohullámú érzékelő áthalad egy sima tárgyon, amely durva felület, például talaj alá van temetve. "Az eltemetett tárgy mélységétől és az anyagtól függően, azt várjuk, hogy egyedi mikrohullámú jelet kapunk" - mondta Johnson.

Hamarosan ő és Zhang lehetőséget kapnak arra, hogy kipróbálják modelljüket. A Defense University Research Instrumentation Program (DURIP) támogatása révén Ohio állam mikrohullámú sugármérőt vásárol. Amikor a radiométer 2001 augusztusában megérkezik az egyetemre, a mérnökök kísérleteket kezdenek eltemetett tárgyak, például taposóaknák észlelésére.

Johnson mindkét projektjét a Haditengerészeti Kutatási Hivatal támogatta. Ezenkívül a taposóaknák kutatását a Nemzeti Tudományos Alapítvány, valamint az Egyetemi Kutatási Kezdeményezés (MURI) Multidiszciplináris Kutatási Programja humanitárius aknamentesítést támogatta. A MURI kezdeményezést pedig a Honvédelmi Minisztérium támogatja.

Népszerű téma

Érdekes cikkek
Rólunk
Olvass tovább

Rólunk

A fishcustomaquariums.com webhelyről

Kapcsolatok
Olvass tovább

Kapcsolatok

A fishcustomaquariums.com oldal elérhetőségei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei
Olvass tovább

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei