NASA和印度空间研究组织的NISAR卫星已经展开其破纪录的雷达天线

美国国家航空航天局(NASA)和印度空间研究组织的 NISAR 卫星已经展开其破纪录的雷达天线，为全球监测冰、森林和自然灾害铺平了道路。其先进的双雷达系统将捕捉到地球变化的令人难以置信的细节，即使透过云层和植被。

NISAR（NASA-ISRO 合成孔径雷达）卫星上直径 39 英尺（12 米）的大型鼓形天线反射器已成功在低地球轨道打开。在部署之前，反射器像雨伞一样折叠起来，等待 30 英尺（9 米）长的支撑臂伸展并锁定到位。

该任务由印度空间研究组织于7月30日从位于印度东南海岸的萨蒂什·达万航天中心发射，将观测一系列地球过程。NISAR将监测冰盖和冰川的移动，探测地震、火山和山体滑坡引起的地表变形，并追踪森林和湿地的细微变化，精度可达几分之一英寸。除了研究之外，这些数据还将为灾害响应、基础设施管理和农业等领域的决策者提供宝贵的指导。

美国宇航局喷气推进实验室(JPL)的 NISAR 任务团队成员与印度同事合作，于 2025 年 8 月 15 日部署了卫星的雷达天线反射器。该反射器直径约 39 英尺（12 米），用于将 NISAR 两台雷达发射的微波脉冲导向地球，并接收返回信号。图片来源：NASA/JPL-Caltech

“NISAR反射器的成功部署标志着该卫星能力的一个重要里程碑，”NASA华盛顿总部地球科学部主任卡伦·圣日耳曼（Karen St. Germain）表示。“从创新技术到研究建模，再到提供科学信息以辅助决策，NISAR即将收集的数据将对全球社区和利益相关者如何改善基础设施、预防和恢复自然灾害以及维护粮食安全产生重大影响。”

NISAR 也代表着雷达技术的一次飞跃。这是首次一颗卫星搭载两种合成孔径雷达 (SAR)。L 波段系统可以穿透云层和茂密的森林冠层，而 S 波段系统也能穿透云层，但对较轻的植被和积雪水分尤其敏感。新部署的反射器对这两种仪器都至关重要，因此其成功开启对于此次任务而言至关重要。

“这是NASA任务有史以来部署的最大天线反射器，我们当然渴望看到部署顺利进行。它是NISAR地球科学任务的关键组成部分，历经数年设计、开发和测试，才为这一重要时刻做好准备，”NASA南加州喷气推进实验室的NISAR项目经理菲尔·巴雷拉说道。该实验室负责管理NISAR任务的美国部分，并为NISAR提供了两套雷达系统之一。“现在我们已经发射，正专注于对其进行微调，以便在今年秋末开始提供具有变革意义的科学成果。”

喷气推进实验室（JPL）的NISAR团队成员与印度空间研究组织（ISRO）印度设施的同事一起部署了卫星的雷达天线反射器。如右图所示，反射器在37分钟内从收起状态下的2英尺（0.6米）直径展开至其实际尺寸39英尺（12米）。图片来源：NASA/JPL-Caltech

该反射器重约142磅（64公斤），采用圆柱形框架，由123根复合材料支柱和镀金金属丝网组成。8月9日，卫星的吊杆（原本紧贴主体）开始逐个展开，大约四天后完全展开。反射器组件安装在吊杆末端。

随后，在8月15日，固定反射器组件的小型爆炸螺栓被点火，使天线开始一个被称为“展开”的过程——通过释放其柔性框架中储存的张力，使其像雨伞一样展开。随后，电机和电缆启动，将天线拉到最终的锁定位置。

为了将地球表面的图像精确到约 30 英尺（10 米）宽的像素，反射器的直径设计得与一辆校车的长度相当。NISAR 的反射器利用 SAR 处理技术模拟了传统的雷达天线，而对于该任务的 L 波段仪器来说，要达到相同的分辨率，传统的雷达天线必须长达 12 英里（19 公里）。

“合成孔径雷达的工作原理类似于相机的镜头，它聚焦光线形成清晰的图像。镜头的大小（称为孔径）决定了图像的清晰度，”NISAR 在喷气推进实验室的项目科学家保罗·罗森说道。“如果没有合成孔径雷达，星载雷达虽然可以生成数据，但分辨率太粗糙，无法使用。有了合成孔径雷达，NISAR 将能够生成高分辨率图像。NISAR 使用特殊的干涉技术比较不同时间的图像，使研究人员和数据用户能够创建地球表面变化的 3D 影像。”

NISAR卫星是JPL数十年太空雷达研发的巅峰之作。从20世纪70年代开始，JPL管理着第一颗地球观测SAR卫星Seasat（于1978年发射），以及Magellan（于20世纪90年代利用SAR绘制了云层覆盖的金星表面地图） 。

美国国家航空航天局（NASA）和印度空间研究组织（ISRO）的合成孔径雷达（NISAR）任务是一项具有里程碑意义的地球观测卫星，也是美国和印度多年密切合作的成果。NISAR由印度萨蒂什·达万航天中心发射，是两国迄今为止规模最大的联合地球科学项目，旨在以前所未有的精度监测地球动态系统。

NISAR 的核心是两套先进的雷达系统——NASA 的 L 波段 SAR 和 ISRO 的 S 波段 SAR——它们协同工作，用于追踪冰盖运动、地震和火山引起的陆地变形以及生态系统的细微变化。该航天器本身由 ISRO 的 UR Rao 卫星中心建造，S 波段雷达由 ISRO 的空间应用中心提供。由加州理工学院管理的 NASA 喷气推进实验室 (JPL) 则提供了 L 波段雷达、天线反射器、吊杆、高速通信系统以及有效载荷数据子系统。

NISAR 的旅程并未随着发射而结束：印度空间研究组织的遥测、跟踪和指挥网络负责监督卫星在轨的关键部署操作，而美国宇航局戈达德太空飞行中心则负责运营近太空网络，接收卫星的科学数据。这些贡献共同彰显了该任务的合作与创新精神，为变革性科学奠定了基础，加深人类对快速变化的地球的理解。

编译自/scitechdaily