Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
УДК 62 Инженерное дело. Техника в целом. Транспорт
Радар НР-МСТ, как следует из названия, сочетает в себе два разных метода исследования атмосферы по сигналу обратного рассеяния. В мезосфере—стратосфере—тропосфере (МСТ) рассеяние происходит на турбулентных флуктуациях среды. В верхней атмосфере появляется некогерентное рассеяние (НР) в ионосферной плазме. Раньше создавались специализированные инструменты, спроектированные таким образом, чтобы эффективность измерений в одном из этих режимов была наибольшей. МСТ-радары использовались для исследования волновой активности в нижней и средней атмосфере, НР-радары — для исследования ионосферы. Однако в настоящее время для всестороннего изучения атмосферных явлений необходимо иметь представление о процессах во всех атмосферных слоях и околоземном космическом пространстве. Радар, комбинирующий возможности проведения НР- и МСТ-измерений, позволит охватить слои от тропосферы до плазмосферы и изучать как процессы переноса энергии из нижней и средней атмосферы в ионосферу, так и взаимодействие магнитосферы с верхней атмосферой. Помимо атмосферных исследований, радар позволит отслеживать космические аппараты и космический мусор, определяя точные координатные характеристики. Кроме того, антенная система подходит для проведения радиоастрономических наблюдений. В работе сделано обоснование выбора рабочего диапазона 154–162 МГц и рассмотрены технические решения, используемые в проекте радара НР-МСТ, а также приведены основные режимы работы. Дополнительно дается оценка диагностического потенциала радара для разных типов проводимых измерений.
радар НР-МСТ, Национальный гелиогеофизический комплекс, некогерентное рассеяние, мезосферно-стратосферно-тропосферный радар, ионосфера, атмосфера
1. Потехин А.П., Сетов А.Г., Лебедев В.П. и др. Перспективный радар НР-МСТ: потенциал и диагностические возможности // Солнечно-земная физика. 2016. Т. 2, № 3. С. 3-16. DOI:https://doi.org/10.12737/19444.
2. Сетов А.Г., Глоба М.В., Медведев А.В., Васильев Р.В., Кушнарев Д.С. Первые результаты абсолютных измерений потока солнечного излучения на Иркутском радаре некогерентного рассеяния (ИРНР) // Солнечно-земная физика. 2018. Т. 4, № 3. С. 24-27. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-43201804.
3. Berngardt O.I., Kushnarev D.S. Effective subtraction technique at the Irkutsk Incoherent Scatter Radar: Theory and experiment // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2013. V. 105-106. P. 293-298. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2013.03.023.
4. Cho J.Y.N., Kelley M.C. Polar mesosphere summer radar echoes: observations and current theories // Rev. Geophys. 1993. V. 31, N 3. P. 243-265. DOI:https://doi.org/10.1029/93RG01535.
5. Ding Z., Wu J., Xu Z., Xu B., Dai L. The Qujing incoherent scatter radar: system description and preliminary measurements // Earth, Planets and Space. 2018. V. 70, iss. 1, article id. 87. 13 p. DOI:https://doi.org/10.1186/s40623-018-0859-8.
6. Evans J.V. Theory and practice of ionosphere study by Thomson Scatter Radar // Proc. IEEE. 1969. V. 59, N 4. P. 496-530. DOI:https://doi.org/10.1109/PROC.1969.7005.
7. Farley D.T. Multiple-pulse incoherent-scatter correlation function measurements // Radio Sci. 1972. V. 7, N 6. P. 661-666. DOI:https://doi.org/10.1029/RS007i006p00661.
8. Hocking W.K. Measurement of turbulent energy dissipation rates in the middle atmosphere by radar techniques: A review // Radio Sci. 1985. V. 20, N 6. P. 1403-1422. DOI:https://doi.org/10.1029/RS020i006p01403.
9. Hocking W.K. Recent advances in radar instrumentation and techniques for studies of the mesosphere, stratosphere and troposphere // Radio Sci. 1997. V. 32, N 6. P. 2241-2270. DOI:https://doi.org/10.1029/97RS02781.
10. Hocking W.K. A review of mesosphere-stratosphere-troposphere (MST) radar developments and studies, circa 1997-2008 // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2011. V. 73. P. 848-882. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2010.12.009.
11. Khakhinov V.V., Lebedev V.P., Medvedev A.V., Ratovsky K.G. Capabilities of the Irkutsk Incoherent Scattering Radar for space debris studies // Proc. 5th European Conference on Space Debris. Darmstadt, Germany. 2009. V. 5, N 1. 7 р.
12. Kirkwood S. Polar mesosphere winter echoes - A review of recent results // Adv. Space Res. 2007. V. 40. P. 751-757. DOI:https://doi.org/10.1016/j.asr.2007.01.024.
13. Latteck R., Singer W., Rapp M., et al. MAARSY: The new MST radar on Andøya - System description and first results // Radio Sci. 2012. V. 47. RS1006. DOI:https://doi.org/10.1029/2011RS004775.
14. Lübken F.-J. Turbulent scattering for radars: a summary // J. Atmos Solar-Terr. Phys. 2014. V. 107. P. 1-7. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2013.10.015.
15. Lübken F.-J., Latteck R., Becker E., Höffner J., Murphy D. Using polar mesosphere summer echoes and stratospheric/ mesospheric winds to explain summer mesopause jumps in Antarctica // J. Atmos Solar-Terr. Phys. 2016. V. 162. P. 106-115. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2016.06.008.
16. McCrea I., Aikio A., Alfonsi L., et al. The science case for the EISCAT_3D radar // Progress in Earth and Planetary Science. 2015. V. 2. DOI:https://doi.org/10.1186/s40645-015-0051-8.
17. Medvedev A.V., Potekhin A.P. Irkutsk Incoherent Scatter Radar: history, present and future // Hist. Geo Space Sci. 2019. V. 10. DOI:https://doi.org/10.5194/hgss-10-215-2019.
18. Medvedev A.V., Ratovsky K.G., Tolstikov M.V., Alsatkin S.S., Scherbakov A.A. Studying of the spatial-temporal structure of wavelike ionospheric disturbances on the base of Irkutsk Incoherent Scatter Radar and digisonde data // J. Atmos Solar-Terr. Phys. 2013. V. 105-106. P. 350-357. DOI: 10.1016/ j.jastp.2013.09.001.
19. Rapp M., Strelnikova I., Latteck R., et al. Polar mesosphere summer echoes (PMSE) studied at Bragg wavelength of 2.8 m, 67 cm, and 16 cm // J. Atmos Solar-Terr. Phys. 2008. V. 70. P. 947-961. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2007.11.005.
20. Robinson R. New techniques and results from incoherent scatter radars // URSI Radio Sci. Bull. 2004. V. 2004, iss. 311. P. 79-94. DOI:https://doi.org/10.23919/URSIRSB.2004.7909637.
21. Sato K., Tsutsumi M., Sato T., et al. Program of the Antarctic Syowa MST/IS radar (PANSY) // J. Atmos Solar-Terr. Phys. 2014. V. 118. P. 2-15. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2013.08.022.
22. Shcherbakov A.A., Medvedev A.V., Kushnarev D.S. Correlation method for determining the ionospheric plasma drift velocity at the Irkutsk Incoherent Scatter Radar // Geomagnetism and Aeronomy. 2009. V. 49, N 7. P. 1028-1033. DOI:https://doi.org/10.1134/S0016793209070317.
23. Shpynev B.G. Incoherent scatter Faraday rotation measurements on a radar with single linear polarization // Radio Sci. 2004. V. 39. RS3001. DOI:https://doi.org/10.1029/2001RS002523.
24. Streltsov A.V., Berthelier J.-J., Chernyshov A.A., et al. Past, present and future of active radio frequency experiments in space // Space Sci Rev. 2018. V. 214, N 118. DOI:https://doi.org/10.1007/s11214-018-0549-7.
25. Tashlykov V., Setov A., Medvedev A., Lebedev V., Kushnarev D. Ground clutter deducting technique for Irkutsk Incoherent Scatter Radar // Proc. 2019 Russian Open Conference on Radio Wave Propagation (RWP). 2019. P. 175-178. DOI:https://doi.org/10.1109/RWP.2019.8810369.
26. Vasilyev R., Globa M., Kushnarev D., et al. Spectral characteristics of ionospheric scintillations of VHF radiosignal near magnetic zenith // J. Atmos Solar-Terr. Phys. 2017. V. 160. P. 48-55. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2017.05.016.
27. Yeh K.C., Liu C.-H. Radio wave scintillations in the ionosphere // Proc. IEEE. 1982. V. 70, N 4. P. 324-360. DOI:https://doi.org/10.1109/PROC.1982.12313.
28. Zeller O., Zecha M., Bremer J., et al. Mean characteristics of mesosphere winter echoes at mid- and high latitudes // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2006. V. 68. P. 1087-1104. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2006.02.015.
29. Zrnic D. Estimation of spectral moments for weather echoes // IEEE Trans. Geosci. Electronics. 1979. V. GE-17, N 4. P. 113-128. DOI:https://doi.org/10.1109/TGE.1979.294638.
