‮رادار چیست؟ ‭

این هفته شما را با دورسنجی با استفاده از رادار آشنا می‌کنیم. هفته قبل متوجه شدیم که تنها نور مرئي، تشعشعات فروسرخ و امواج رادیویی می‌توانند از اتمسفر عبور کنند و برای همین تنها سه بخش از طیف الکترومغناطیسی می‌توانند برای دورسنجی زمینی به کار گرفته شوند. در هفته سوم مقداری با تصویربرداری چندطیفی نورهای فروسرخ و مرئی آشنا شدیم و حالا به امواج رادار نگاهی می‌اندازیم!

_{امواج رادیویی می‌توانند از اتمسفر عبور کنند. برای همین درست مثل نور مرئی و فروسرخ می‌توان از آنها برای دورسنجی استفاده کرد.}

در دورسنجی، بیشتر از همه، فرکانس‌های امواج رادیویی در رادار به کار گرفته می‌شوند. در واقع «radar» مخفف «radio detection and ranging» است – عبارتی فنی برای «یافتن چیزها و فهمیدن این که آنها چقدر دور هستند»!

سیستم‌های رادار را می‌توان روی ماهواره‌ها سوار کرد. درست مثل دستگاه‌های تصویربرداری چندطیفی. با این حال، یک فرق بزرگ بین این دو نوع دورسنجی هست. دستگاه‌های چندطیفی منفعل هستند – نور مرعی و تشعشعات فروسرخی را که از خورشید می‌آیند و به وسیله زمین منعکس می‌شوند، اندازه‌گیری می‌کنند. سیستم‌های راداری فعال هستند – امواج رادیویی را به زمین می‌فرستند و بعد آن چه برمی‌گردد را اندازه می‌گیرند!

_{دورسنجی فعال (راست) و منفعل (چپ) – سیستم‌های راداری فعال هستند. متعل به ویلیام دِدمن.}

آن بخش از طیف الکترومغناطیسی که بیشتر از همه برای رادار استفاده می‌شود در واقع بخش مایکروویو طیف است. این یکی از زیربخش‌های ناحیه رادیو است که اغلب از سایر امواج رادیویی متمایز می‌شود چون کاربرد جداگانه‌ای دارند. ما همچنان به صورت کلی درباره «امواج رادیویی»‌ در این بخش به صحبت ادامه خواهیم داد.

از آنجایی که سیگنال‌های رادیویی‌ای که رادار اندازه‌گیری می‌کند، از خود ماهواره می‌آیند، می‌توان اطلاعات اضافی‌ای گردآوری کرد که در اختیار سنجش‌گرهای منفعل نیست.

• مدت زمانی که برای یک سیگنال طول می‌کشد تا به سطح زمین برسد و برگردد.
• شدت سیگنال بازگشتی در مقایسه با سیگنال اصلی.
• این که سیگنال به هر نحوی تغییر کرده است.

اولین بیت از اطلاعات اضافی به ما اطلاعاتی درباره ارتفاع یک بخش مشخص از سطح زمین می‌دهد که در حال مطالعه روی آن هستیم. همین‌طور که امواج رادیویی با سرعت یکسان (سرعت نور) پیش می‌روند، زمانی که طول می‌کشد تا یک سیگنال دوباره به ماهواره برگردد، به طور مستقیم به این ربط دارد که سطحی که سیگنال به آن اصابت می‌کند، چقدر با ماهواره فاصله دارد. قله یک کوه طبیعتا بالاتر از اقیانوس قرار دارد. برای همین فاصله بین کوه و ماهواره کوتاه‌تر از فاصله بین دریا و ماهواره است. این معنایش این است که ماهواره می‌تواند سیگنال بازگشتی را در مدت زمان کوتاه‌تری از کوه بگیرد تا از اقیانوس.

_{سیگنال رادیویی که به کوهستان برخورد می‌کند، به نسبت سیگنالی که با دریا برخورد می‌کند، مدت زمان کم‌تری می‌برد تا به ماهواره برسد. عکس متعلق به ویلیام دِدمن.}

شدت سیگنال بازگشتی، و این که به هر نحوی تغییر کرده باشد، به ما از ماهیت سطحی می‌گوید که با آن برخورد کرده است. بعضی از سطوح (مثل آب راکد) سیگنال را خیلی تمیز منعکس می‌کنند، در حالی که سطوح دیگر (مثل پوشش گیاهی متراکم) سیگنال را بیشتر پخش و پلا می‌کنند. تصور کنید توپی را روی یک جاده آسفالت به زمین بزنید در مقابل این که این کار را روی یک سطح ضخیم پوشیده از علف انجام دهید! چنین سطوحی که سیگنال را پخش و پلا می‌کنند، همچنین می‌توانند ویژگی‌های فیزیکی آن را تغییر دهند. اگر چه چنین داده‌هایی را باید با دقت تفسیر کرد، اما این داده‌ها می‌توانند کمک کنند تا مشخص شود که ماهواره چه نوع سطحی را زیر نظر گرفته است.

_{یک سیگنال رادیویی به شکل‌های مختلف توسط سطوح مختلف منعکس می‌شود. بر مبنای عکسی متعلق به ناسا (از کتاب راهنمای NASA SAR).}