Проектом космического аппарата ДЗЗ, на котором использовался РСА, был КА ENVISAT с РСА ASAR (Advanced Synthetic Aperture Radar), запущенный в космос в марте 2002 г. Европейским космическим агентством. КА выведен на орбиту высотой 790 км и наклонением 98,55° (ССО). Внешний вид этого КА показан на рисунке. Основное предназначение КА ENVISAT состояло в исследовании земной атмосферы, поверхности суши, мирового океана и ледовых покровов. Поэтому на КА ENVISAT, кроме РСА, были установлены радиовысотомер, СВЧ радиометр, оптическая спектрозональная и инфракрасная аппаратура, приборы для измерения гравитации и т.д. Использование большого количества различных приборов ДЗЗ привело к большой массе КА, составившей более 8200 кг. Общая компоновка КА показана на рисунке.
При определении концепции ASAR ENVISAT (1994 г.) ESA учитывало двухлетний опыт эксплуатации КА ERS-1 и исходило из необходимости обеспечить по сравнению с КА ERS-1 следующие перспективные возможности радиолокационной съемки с учетом из апробации в ходе полетов КК Space Shuttle с комплексом SIR-C/X-SAR:
Характеристики РЛИ, обеспечиваемые ASAR в основных режимах аналогичны РСА ERS-1, однако за счет сканирующей антенны возможно получение РЛИ одного и того же района под разными углами наблюдения. В ASAR реализованы три основных режима съемки со следующими характеристиками:
1 Image mode:
2 Wide Swath mode (ScanSAR):
3 Global monitoring mode (ScanSAR):
Для реализации указанных технических возможностей в ASAR впервые на КА с длительным сроком эксплуатации, ограниченной массой и мощностью энергоснабжения была использована АФАР С-диапазона (l@5,6 см) с изменяемой поляризацией и с угломестным сканированием.
Максимальные габариты АФАР составили 10м´1,3м, а масса АФАР - 750 кг. Летный образец АФАР показан на рисунке.
Увеличение ширины антенны до 1,3 м по сравнению с антенной ERS-1 определяется широкой полосой обзора и проведением радиолокационной съемки под максимальным углом 45° от вертикали.
АФАР ASAR ENVISAT состоит из механической подсистемы, излучающей подсистемы и подсистемы питания и контроля, которая обеспечивает подведение и коммутацию напряжения питания на вторичные источники питания (ВИП) электронной аппаратуры панелей и управление работой АФАР (сканирование, переключение поляризаций, выбор режимов съемки и калибровки).
Механическая подсистема обеспечивает раскрытие антенны, приведение ее в рабочее положение и фиксацию плоскости антенны с точность ± 4 мм, включая неплоскостность раскрыва в пределах ±1,5 мм за счет тепловой деформации.
Основным функциональным элементом излучающей подсистемы АФАР является субпанель (СП) размером 0,65м ´1 м (высота, ширина). В составе АФАР имеется 20 СП. На каждой СП установлено 4 ВИП, 4 приемо-передающих модуля (ППМ), контрольный блок, 2 распределительных устройства и 16 решеток из 24-х круглых микрополосковых излучателей (МПИ) с запиткой для двух поляризационных каналов. Общее количество ППМ составляет 320 шт. Каждый ППМ массой 120 г. содержит два передающих и один приемный каналы со следующими характеристиками:
Головным разработчиком АФАР является Astrium UK (ранее Matra Marconi Space - MMS), приемо-передающих модулей – Alcatel Espace (Франция, Италия). Наземные испытания АФАР проводились с использованием уникального оборудования и безэховой камеры для измерений характеристик антенн в ближней зоне, расположенной в Astrium UK (г. Портсмут, Англия).
Важной особенностью ASAR является обеспечение внутренней и внешней калибровки аппаратуры и цифровое управление рабочими параметрами БРЛК. Цепью калибровки охвачена АФАР и радиоэлектронный комплекс. ДНА может сканировать или изменять форму. БРЛК управляется устройством управления (УУ), которое связано с бортовым компьютером КА. УУ (дублировано) содержит и управляет базой данных эксплуатационных параметров РСА, например длительностью импульса, положением ДНА, частотой повторения импульсов, интервалом квантования и т.п. УУ загружает во все подсистемы рабочие параметры при подготовке режима съемки и обеспечивает встроенный контроль БРЛК и сбор телеметрической информации (ТМИ), а также временную циклограмму работы всего комплекса. Параметры зондирующего импульса устанавливаются в цифровой подсистеме путем задания коэффициентов цифровому генератору ЛЧМ, который формирует квадратурные составляющие модуляции. Цифровая подсистема содержит блок модуляции/демодуляции, в котором модулирующий сигнал переносится на промежуточную частоту, формируемую от опорного генератора радиотехнической подсистемы (кратковременная стабильность лучше 10-10) . От того же генератора формируется несущая частота 5,331ГГц. Полоса пропускания радиолокационного тракта управляется в пределах тракта 8…16 МГц. Частота квантования составляет 19,2 МГц. Блок адаптивного квантования позволяет изменять число разрядов от 2 до 8.
Сложная реализация АФАР и всего радиолокационного комплекса привела к значительному увеличению массы радиолокационной аппаратуры ASAR ENVISAT до 830 кг (из них масса АФАР - 750 кг), в то время как масса радиолокационной аппаратуры (AMI) КА ERS-1 составила менее 400 кг. Такое превышение массы (@2 раза) является платой за получение широкой полосы обзора и возможность производить радиолокационную съемку с различными поляризациями сигнала.
Хотя расчетный срок пребывания КА ENVISAT на орбите равнялся 5 годам, КА продолжает функционировать в полном объеме и в настоящее время.
