Development of radio methods for remote exploration of Solar System objects

Ю. М. Урличич; С. А. Ежов; А. В. Круглов; В. М. Ватутин; Е. П. Молотов; С. Г. Буев; А. О. Остапенко; А. И. Ефимов; А. Г. Павельев

Development of radio methods for remote exploration of Solar System objects

Ю. М. Урличич¹, С. А. Ежов², А. В. Круглов³, В. М. Ватутин⁴, Е. П. Молотов⁵, С. Г. Буев⁶, А. О. Остапенко⁷, А. И. Ефимов⁸, А. Г. Павельев⁹

research article Pages: 36-41

¹ д. т. н., профессор, генеральный директор - генеральный конструктор, ОАО «Российские космические системы»
² д. т. н., профессор, зам. генерального директора - генерального конструктора, ОАО «Российские космические системы»
³ д. т. н., профессор, главный конструктор направления, ОАО «Российские космические системы»
⁴ д. т. н., ст. науч. сотрудник, зам. начальника отделения ОАО «Российские космические системы»
⁵ д. т. н., профессор, вед. науч. сотрудник, ОАО «Российские космические системы»
^6,7 эксперт, ОАО «Российские космические системы»
⁸ к. ф.-м. н., зав. отделом, ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН
⁹ к. ф.-м. н., зав. лабораторией, ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН

Keywords: atmosphere ionosphere space sounding radio signals radio illumination transmitting station receiving station frequency phase potential of radio link bi-static radio location

Abstract

The analysis of capabilities for investigating the Solar System objects by remote methods based on using the radio waves passing the environment under investigation (method of radio illumination) or reflected from planet surface (method of be-static or mono-static radio location) has been carried out in the paper. It was shown, that the radio link potential, providing the study of an object, depends on position of radio wave source (transmitting system) and receive and recording system (receiver) relative to the object under investigation.

At that, the quality of radio physical experiments depends on the relationship between the effects being created by investigation objects and instrumental errors, which are mainly determined by technical characteristics of used radio systems and, first of all, by the energy potential of radio links chosen for carrying out the investigations.

It was proposed that the form of remote investigation on the basis of radiation of sounding signals with high frequency stability and high level of power in several radio ranges from the ground station and data processing on the board of a spacecraft with translation of results through high speed TM channels to the ground station is the most promising scheme.

The potential of such radio link can overbalance by 10 - 15 dB the analog characteristics of other schemes of investigation.

The increase of resolution in connection with increasing the radio sensing potential provides the possibility to study the more discharged (in comparison with the night planet ionospheres) plasma sheaths of celestial bodies (comets and asteroids) and thin structure of atmospheres, planet ionospheres, interplanetary and circumsolar plasma.

When using a bi-static radar and placing the transmitting feed system on the ground station we get the possibility to receive high-quality radio images of planet surface and other objects of the Solar system.

How to cite

Урличич Ю.М., Ежов С.А., Круглов А.В., Ватутин В.М., Молотов Е.П., Буев С.Г., Остапенко А.О., Ефимов А.И., Павельев А.Г. Развитие дистанционных радиометодов для изучения объектов Солнечной системы // Электромагнитные волны и электронные системы. 2011. № 7. С. 36–41.

References

Kliore, A., Cain, D. L., Levy, G. S., Eshleman, V. R., Fjeldbo, G., Drake, F., Occultation experiment: Results of the first direct measurement of Mars's atmosphere and ionosphere // Science. 1965. V. 149. P. 1243-1248.
Fjeldbo, G., Eshleman, V. R., The atmosphere of Mars analyzed by integral inversion of the Mariner 4 occultation data // Planet Space Sci. 1968. V. 16. P. 1035-1059.
Hogan, J. S., Stewart, R. W., Rasool, S. I., Radio occultation measurements of the Mars atmosphere with Mariners 6 and 7 // Radio Science. 1979. V. 7. P. 525-537.
Kliore, A., Cain, D. L., Fjeldbo, G., Seidel, B. L., Sykes, M. I., Rasool, S. I., The atmosphere of Mars from Mariner 9 radio occultation measurements // Icarus. 1972. V. 17. P. 484-516.
Mariner Stanford Group Venus: ionosphere and atmosphere as measured by dual-frequency radio occultation of Mariner 5 // Science. 1967. V. 158. P. 1678-1683.
Fjeldbo, G., Eshleman, V. R., Atmosphere of Venus as studies with the Mariner 5 dual radio-frequency occultation experiments // Radio Sci. 1969. V. 4. № 10. P. 879-897.
Kliore, A. J., Levy, G. S., Cain, D. L., Fjeldbo, G., and Rasool, S. I., Atmosphere and ionosphere of Venus from the Mariner 5 S-band radio occultation measurements // Science. 1967. V. 158. № 3809. P. 1683-1688.
Савич Н. А. Общие свойства дисперсионных интерферометров // Радиотехника и электроника. 1967. Т. 12. № 4. С. 606-612.
Васильев М.Б., Вышлов А. С., Колосов М. А., Савич Н. А., Самовол В. А., Самознаев Л. Н., Сидоренко А. И., Александров Ю. Н., Даниленко А. И., Дубровин В. М., Зайцев А. Л., Петров Г. М., Ржига О. Н., Штерн Д. Я., Местэртон А. П. Обнаружение ночной ионосферы Марса // Докл. АН СССР. 1974. Т. 218. № 6. С. 1298-1301.
Michael, W. H., Jr., Tolson, R. H., Brenkle, J. P., Cain, D. L., Fjeldbo, G., Stelzied, C. T., Grossi, M. D., Shapiro, I. I., Tyler, G. L., The Viking Radio Investigations // J. Geophys. Rеs. 1977. V. 82. № 28. P. 4293-4295.
Pätzold, M., Neubauer, F. M., Carone, L., et al., Mars Express Orbiter Radio Science // In: Mars Express: the scientific payload. Ed. by Andrew Wilson, scientific coordination: Agustin Chicarro. ESA SP-1240, Noordwijk, Netherlands: ESA Publications Division.
P. 141-163. 2004.
Колосов М. А., Яковлев О. И., Павельев А. Г., Каевицер В. И., Калашников И. Э., Козлов Ф. И., Кучерявенков А. И., Матюгов С. С., Молотов Е. П., Рогальский В. И. Бистатическая радиолокация Венеры при помощи спутников «Венера-9» и «Венера-10» // Радиотехника и электроника. 1976. Т. 21. № 9. С. 1808-1816.
Павельев А. Г., Колосов М. А., Яковлев О. И., Кучерявенков А. И., Молотов Е. П., Милехин О. Е. Об исследовании Венеры методом бистатической радиолокации // Радиотехника и электроника. 1978. Т.23, №10. С. 2017-2026.

[1] Kliore, A., Cain, D. L., Levy, G. S., Eshleman, V. R., Fjeldbo, G., Drake, F., Occultation experiment: Results of the first direct measurement of Mars's atmosphere and ionosphere // Science. 1965. V. 149. P. 1243-1248.

[2] Fjeldbo, G., Eshleman, V. R., The atmosphere of Mars analyzed by integral inversion of the Mariner 4 occultation data // Planet Space Sci. 1968. V. 16. P. 1035-1059.

[3] Hogan, J. S., Stewart, R. W., Rasool, S. I., Radio occultation measurements of the Mars atmosphere with Mariners 6 and 7 // Radio Science. 1979. V. 7. P. 525-537.

[4] Kliore, A., Cain, D. L., Fjeldbo, G., Seidel, B. L., Sykes, M. I., Rasool, S. I., The atmosphere of Mars from Mariner 9 radio occultation measurements // Icarus. 1972. V. 17. P. 484-516.

[5] Mariner Stanford Group Venus: ionosphere and atmosphere as measured by dual-frequency radio occultation of Mariner 5 // Science. 1967. V. 158. P. 1678-1683.

[6] Fjeldbo, G., Eshleman, V. R., Atmosphere of Venus as studies with the Mariner 5 dual radio-frequency occultation experiments // Radio Sci. 1969. V. 4. № 10. P. 879-897.

[7] Kliore, A. J., Levy, G. S., Cain, D. L., Fjeldbo, G., and Rasool, S. I., Atmosphere and ionosphere of Venus from the Mariner 5 S-band radio occultation measurements // Science. 1967. V. 158. № 3809. P. 1683-1688.

[8] Савич Н. А. Общие свойства дисперсионных интерферометров // Радиотехника и электроника. 1967. Т. 12. № 4. С. 606-612.

[9] Васильев М.Б., Вышлов А. С., Колосов М. А., Савич Н. А., Самовол В. А., Самознаев Л. Н., Сидоренко А. И., Александров Ю. Н., Даниленко А. И., Дубровин В. М., Зайцев А. Л., Петров Г. М., Ржига О. Н., Штерн Д. Я., Местэртон А. П. Обнаружение ночной ионосферы Марса // Докл. АН СССР. 1974. Т. 218. № 6. С. 1298-1301.

[10] Michael, W. H., Jr., Tolson, R. H., Brenkle, J. P., Cain, D. L., Fjeldbo, G., Stelzied, C. T., Grossi, M. D., Shapiro, I. I., Tyler, G. L., The Viking Radio Investigations // J. Geophys. Rеs. 1977. V. 82. № 28. P. 4293-4295.

[11] Pätzold, M., Neubauer, F. M., Carone, L., et al., Mars Express Orbiter Radio Science // In: Mars Express: the scientific payload. Ed. by Andrew Wilson, scientific coordination: Agustin Chicarro. ESA SP-1240, Noordwijk, Netherlands: ESA Publications Division.
P. 141-163. 2004.

[12] Колосов М. А., Яковлев О. И., Павельев А. Г., Каевицер В. И., Калашников И. Э., Козлов Ф. И., Кучерявенков А. И., Матюгов С. С., Молотов Е. П., Рогальский В. И. Бистатическая радиолокация Венеры при помощи спутников «Венера-9» и «Венера-10» // Радиотехника и электроника. 1976. Т. 21. № 9. С. 1808-1816.

[13] Павельев А. Г., Колосов М. А., Яковлев О. И., Кучерявенков А. И., Молотов Е. П., Милехин О. Е. Об исследовании Венеры методом бистатической радиолокации // Радиотехника и электроника. 1978. Т.23, №10. С. 2017-2026.

Abstract

How to cite

Related articles