正如我们在这里多次报道的那样——空间碎片正变得越来越成为一个真正的问题。 我们还没有完全达到凯斯勒综合症的水平,但随着人们对将物体送入太空的兴趣增加,在不久的将来很有可能发生这种情况。 已经提出了许多潜在的解决方案来解决这个问题,但他们在第一步都面临着一个类似的问题——怎样追踪他们试图消除的碎片。 Enter 伊朗研究人员的一个新想法——使用一种新型雷达在空间碎片成为危险之前对其进行检测和跟踪。
这种新型雷达被称为逆合成孔径雷达,或 ISAR。 顾名思义,它与合成孔径雷达 (SAR) 相反。 SAR 最近变得更加突出,尤其是卫星试图收集有关地球的数据,尤其是可能对地理空间绘图有用的地形数据。
SAR 使用其平台(即卫星)的运动来重建更大的“合成”孔径,方法是使用平台移动时覆盖的区域与其成像的物体相比作为其孔径大小。 这听起来可能令人困惑,但可以将其视为一种从不同角度拍摄物体的多张图像,然后从这些组合图像中重建单个三维图像的方法。
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ISAR 以相反的方式工作。 其中,被测物体是相对于探测器移动的物体。 在这种情况下,探测器固定在地面上,同时主动测量运动中的物体(即空间碎片)。
这种技术有几个优点。 使用 ISAR 将使科学家和工程师能够检测轨道路径和即使是微小碎片的旋转值。 了解这些特征是了解它们是否构成威胁的关键。
使用 ISAR 检测空间碎片的另一个问题是许多物体非常小,因此不会反射太多光线。 伊朗的研究团队利用压缩传感技术解决了这个问题。 基本上,压缩传感会获取少量数据(例如曝光时间较长的物体的有限数量的雷达拍摄),并尝试根据其实际拥有的数据之间的相关性来推断可能遗漏的中间数据。
压缩感知既是一门科学,也是一门艺术形式,但该团队的结果是合理的,因为他们使用他们的想法运行的模拟始终获得良好的结果。 这与在现实世界中收集碎片数据不太一样,但这是朝着正确方向迈出的一步。
他们也不是唯一研究这个问题的人,并且有大量其他研究人员从事类似技术的参考资料。 该领域已经引起了足够的兴趣,很可能会被那些有兴趣保卫地球免受我们扔进大气层的所有垃圾的人更广泛地采用。 围绕怎样清理这种太空垃圾开发商业模式的公司应该注意这一点。 在移动平台上开发一个系统甚至可能是一个有趣的思考练习,该系统能够为其他相对于它移动的物体提供非常大的孔径。 这将是一个令人印象深刻的复杂数学问题,但它可能有助于拯救我们自己。
Roueinfar & Kahaei – 使用编码孔径的空间物体 ISAR 成像
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铅图像:
描绘地球周围的太空垃圾。
信用——美国宇航局