ГОСТ Р 25645.161-94
Группа Т27
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПОВЕРХНОСТИ ЛУНЫ, МАРСА И ВЕНЕРЫ
Радиофизические параметры
Surfaces of the Moon, Mars and Venus. Radiophysical parameters
ОКСТУ 0080
Дата введения 1995-07-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Институтом радиотехники и электроники Российской Академии наук и Всероссийским научно-исследовательским институтом стандартизации (ВНИИстандарт) Госстандарта России
2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 01.11.94 N 263
3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Настоящий стандарт устанавливает радиофизические параметры, характеризующие отражательные свойства поверхностей Луны, Марса и Венеры в диапазоне 1 см - 1 м и методику их расчета.
Стандарт предназначен для расчета радиосистем траекторных измерений, навигации и радиоуправления, устанавливаемых на спускаемых космических аппаратах, а также для расчетов при моделировании радиофизических свойств поверхностей планет в условиях наземной отработки.
2 ОПРЕДЕЛЕНИЯ
В настоящем стандарте применяются следующие термины и определения:
Согласованная поляризация радиоволн - состояние поляризации принимаемых радиоволн, при котором направление вращения вектора напряженности электрического поля при наблюдении вдоль направления распространения волны противоположно направлению вращения вектора напряженности электрического поля в излучаемой волне, а остальные параметры эллиптической поляризации излучаемых и принимаемых волн одинаковы.
Ортогональная поляризация радиоволн - состояние поляризации принимаемых радиоволн, ортогональное согласованной поляризации.
Квазизеркальная компонента рассеянного сигнала - часть энергии электромагнитных волн, принимаемых на согласованной поляризации, соответствующая отражениям от гладких участков поверхности планеты, нормаль к которым ориентирована по направлению на передающую антенну.
Диффузная компонента рассеянного сигнала - часть энергии электромагнитных волн, принимаемых на согласованной поляризации, не совпадающая с квазизеркальной компонентой, и энергия электромагнитных волн, принимаемых на ортогональной поляризации.
Параметр Хегфорса - радиофизический параметр поверхности, определяющий ширину диаграммы обратного рассеяния для квазизеркальной компоненты.
3 ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
с.ш. - северная широта;
ю.ш. - южная широта;
в.д. - восточная долгота;
з.д. - западная долгота.
4 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
4.1 Радиофизические параметры определяют уровень отраженного поверхностью сигнала, зависящий от заданного положения носителя радиосистемы наведения.
4.2 Уровень отраженного сигнала зависит от радиофизических параметров поверхности в данном районе планеты, длины волны
4.3 Рассеивающие свойства поверхностей планет характеризуются:
- угловой шириной диаграммы обратного рассеяния при согласованной и ортогональной поляризациях;
- удельной эффективной поверхностью рассеяния
- коэффициентом отражения
4.4 Угловая ширина диаграммы обратного рассеяния при согласованной поляризации зависит от значения величины шероховатости поверхности на горизонтальных масштабах от нескольких метров до нескольких сотен метров. Шероховатость поверхности характеризуют параметром Хегфорса
4.5 Угловую ширину диаграммы обратного рассеяния по уровню половины мощности
4.6 Удельную эффективную поверхность рассеяния (УЭПР) при согласованной
где
Величины
Для Венеры зависимость
где
4.7 Коэффициент отражения
где
4.8 Параметры
5 РАДИОФИЗИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЛУНЫ, МАРСА И ВЕНЕРЫ
5.1 Усредненная зависимость радиофизических параметров
Рисунок 1 - Зависимость параметров радиофизической
модели Марса
5.2 Усредненная зависимость радиофизических параметров
Рисунок 2 - Зависимость параметров радиофизической
модели Луны
5.3 Данные по основным радиофизическим параметрам поверхности Венеры: коэффициенту отражения и шероховатости представлены на рисунке 3.
Рисунок 3 - Данные о разбросе значений коэффициента отражения и шероховатости
поверхности Венеры. Дифференциальный (а) и интегральный (б) законы распределения
средних квадратических углов наклона неровностей поверхности северного полушария
Венеры; (в) и (г) - те же параметры для коэффициента отражения
5.4 Радиофизические параметры отдельных районов поверхностей Луны, Марса и Венеры приведены в приложении В*.
_______________
* Банк данных по радиофизическим параметрам северного полушария Венеры имеется в Институте радиотехники и электроники Российской Академии Наук.
5.5 Резко пониженной отражательной способностью на длине волны
Рисунок 4 - Положение слабо отражающей области Stealth на поверхности Марса.
Область Stealth обозначена на рисунке штриховкой
6 ПОГРЕШНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАДИОФИЗИЧЕСКИХ
ПАРАМЕТРОВ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЛУНЫ, МАРСА И ВЕНЕРЫ
6.1 Качество работы систем наведения зависит от абсолютных погрешностей измерений параметров рассеяния радиосигнала поверхностью планеты.
6.2 Средние абсолютные погрешности измерений параметров рассеяния радиосигнала для поверхностей Луны, Марса и Венеры приведены в таблицах 1-3.
Таблица 1 - Погрешности определения радиофизических параметров поверхности Луны по данным моностатической локации с искусственных спутников
Длина волны | УЭПР | Координаты района измерений, град | Коэффициент отражения | Диэлектрическая проницаемость | Параметр шероховатости | ||
Точность, | Широта | Долгота | |||||
3,2 | -2,0 | ±3 | 7,13 с.ш. | 64,37 з.д. | 6,9±4,1 | 3,0±1,1 | 11±1,5 |
3,2 | +1,0 | ±3 | 18,87 с.ш. | 62,05 з.д. | 13,8±8,2 | 5,7±2,9 | 11±1,5 |
3,1 | -5,8 | ±1,4 | 0,69 с.ш. | 56,30 в.д. | 3,0±1,5 | 2,1±0,35 | 13,5±1,5 |
3,1 | -4,0 | ±1,4 | 38,27 с.ш. | 35,00 з.д. | 1,8±0,2 | 1,7±0,25 | 8,5±1 |
3,1 | -5,8 | ±1,9 | 3,56 с.ш. | 56,50 в.д. | 3,2±1,3 | 2,0±0,3 | 13,5±2 |
3,2 | -2,2 | ±3 | 40,85 с.ш. | 54,75 з.д. | 4,5±2,7 | 2,35±0,6 | 10±1 |
3,1 | -5,7 | ±2,1 | 3,53 с.ш. | 56,55 в.д. | 1,8±0,8 | 1,7±0,2 | 10±1,5 |
3,1 | +0,3 | ±0,95 | 25,85 с.ш. | 30,45 в.д. | 6,2±1,3 | 2,8±0,3 | 9,5±1 |
3,1 | -1,0 | ±1,7 | 12,68 с.ш. | 62,28 в.д. | 6,9 ±1,6 | 2,9±0,6 | 12,1±1,5 |
2,3 | -4,5 | ±4,2 | 2,65 ю.ш. | 43,33 з.д. | 4±3 | 2,25±0,7 | 13,5±1,5 |
2,3 | -6,2 | ±0,75 | 3,0 ю.ш. | 23,4 з.д. | 2,4 ±0,4 | 1,9±0,1 | 13,5±1,5 |
2,3 | -7,0 | ±1,35 | 1,8 с.ш. | 23,38 в.д. | 2,15±0,6 | 2±0,16 | 13,5±1,5 |
2,3 | -5,2 | ±1 | 0,78 с.ш. | 1,8 з.д. | 3,8±0,9 | 2,2±0,2 | 13,5±1,5 |
2,3 | -3,0 | ±0,85 | 41,0 ю.ш. | 11,71 з.д. | 7,8 ±0,5 | 3,15±0,3 | 18±2 |
9·10 | - | - | 25,86 с.ш. | 30,45 з.д. | 9±2 | 3,5±0,5 | - |
Таблица 2 - Погрешности определения параметра
Наименование особенности | Долгота, градусы | Широта, градусы | Размер, км (север-юг | |
Южный полюс | 0,968±0,021 | 53,2 | -87,4 | 80 |
Юг области Tharsis | 0,693±0,026 | 121,9 | -21,0 | 85 |
Pavonis Mons | 0,466±0,011 | 107,4 | 0,6 | 85 |
Arsia Mons | 0,407±0,011 | 119,5 | -9,1 | 80 |
Olympus Mons 1 | 0,370±0,011 | 124,3 | 16,5 | 300 |
Olympus Mons 2 | 0,249±0,011 | 156,5 | 14,9 | 185 |
Ascraeus Mons | 0,339 ±0,011 | 102,8 | 11,0 | 100 |
South Feature | 0,190±0,026 | 93,4 | -40,9 | 70 |
Stealth | 0±0,011 | 120-168 | 0 | 500 |
Вся поверхность Марса в среднем | 0,079 ±0,011 | - | - | - |
Таблица 3 - Погрешности определения параметров поверхности Венеры по данным наземных и спутниковых измерений
Тип исследованной поверхности | Данные наземного радиолокатора Аресибо (США) | Данные космического аппарата | ||
| ||||
"Яркие" равнины | 0,013±0,002 | -2,48±0,41 | - | - |
"Темные" равнины | 0,010±0,002 | -2,05 ±0,50 | 0,007±0,001 | -1,80±0,64 |
"Паркет" | 0,020±0,003 | -2,00±0,48 | - | - |
Овоиды | 0,009±0,005 | -3,04±1,63 | 0,014±0,003 | -2,90±0,33 |
Линиаментные пояса | 0,016±0,004 | -2,54±0,55 | 0,019±0,005 | -2,14±0,39 |
Тессеры | 0,037±0,006 | -1,86±0,77 | 0,021±0,004 | -2,99±0,86 |
Область Теллуры | - | - | 0,013±0,001 | -3,15±0,11 |
Связанные области | 0,036±0,008 | -2,03±0,70 | - | - |
Отдельные линиаменты | 0,085±0,022 | -1,49±0,61 | 0,057±0,006 | -2,01±0,68 |
Венцы | 0,026±0,006 | -3,21±1,13 | 0,035±0,010 | -1,31±0,63 |
ПРИЛОЖЕНИЕ А
(рекомендуемое)
МЕТОДИКА РАСЧЕТА УРОВНЯ ОТРАЖЕННОГО СИГНАЛА
ПРИ СОГЛАСОВАННОЙ И ОРТОГОНАЛЬНОЙ ПОЛЯРИЗАЦИЯХ
A.1 Для определения уровня отраженного поверхностью планеты сигнала применяют упрощенное уравнение радиолокации
При малой по сравнению с радиусом планеты высоте локатора (
где
А.2 Расчет уровня отраженного сигнала проводят в 3 этапа:
а) определение параметров
б) расчет значений
в) вычисление уровней
А.3 Пример расчета
Исходные данные: мощность передатчика
Расчет уровней отраженного сигнала состоит из следующих операций:
1 Рассчитывают по графикам на рисунке 1 параметры
2 Вычисляют значения
3 При
ПРИЛОЖЕНИЕ В
(справочное)
РАДИОФИЗИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ОТДЕЛЬНЫХ
РАЙОНОВ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЛУНЫ, МАРСА И ВЕНЕРЫ
Угловые зависимости УЭПР диффузной компоненты для районов Венеры с различными геологическими типами поверхности представлены на рисунке B.1.
Рисунок В.1.
Угловые зависимости УЭПР диффузной компоненты для районов
Венеры с различными геологическими типами поверхности:
1 - узкие линиаментные области; 2 - тессеры;
3 - линиаментные пояса и овоиды; 4 - "темные" равнины
Карта распределения шероховатости в экваториальной области Марса представлена на рисунке В.2.
Рисунок В.2
а - карта распределения шероховатости в экваториальной области Марса,
Контуры обозначают участки с одинаковыми значениями
в одном из районов экваториальной части Марса,
Значения радиофизических параметров поверхности в различных регионах Луны, Венеры и Марса помещены в таблицах B.1-В.5.
Таблица B.1 - Результаты измерений радиофизических параметров поверхности Марса на длине волны
Долгота, град. | |||||||
78,8 | 0,108 | 0,032 | 5,3 | 0,051 | 2,1 | 1,5 | 0,057 |
85,3 | 0,117 | 0,039 | 4,9 | 0,049 | 2,6 | 1,8 | 0,068 |
88,1 | 0,078 | 0,027 | 4,5 | 0,031 | 3,0 | 1,9 | 0,047 |
91,3 | 0,130 | 0,027 | 7,2 | 0,056 | 2,4 | 2,3 | 0,074 |
93,9 | 0,071 | 0,028 | 7,5 | 0,027 | 2,4 | 2,4 | 0,045 |
97,4 | 0,122 | 0,047 | 3,8 | 0,041 | 3,5 | 3,0 | 0,081 |
100,1 | 0,103 | 0,042 | 4,0 | 0,031 | 3,0 | 3,2 | 0,071 |
101,2 | 0,072 | 0,029 | 3,7 | 0,025 | 3,1 | 3,4 | 0,047 |
103,4 | 0,094 | 0,033 | 2,2 | 0,029 | 4,2 | 3,8 | 0,065 |
106,3 | 0,114 | 0,045 | 3,9 | 0,040 | 2,8 | 4,0 | 0,074 |
107,5 | 0,100 | 0,041 | 3,8 | 0,035 | 3,0 | 4,3 | 0,065 |
112,5 | 0,099 | 0,036 | 1,8 | 0,028 | 4,4 | 4,7 | 0,071 |
113,9 | 0,123 | 0,047 | 1,9 | 0,035 | 4,1 | 4,6 | 0,088 |
120,2 | 0,112 | 0,043 | 2,6 | 0,032 | 3,9 | 3,9 | 0,080 |
124,7 | 0,091 | 0,036 | 2,0 | 0,020 | 5,0 | 3,3 | 0,071 |
Таблица В.2 - Результаты измерений радиофизических параметров в северной части экваториальной области поверхности Марса на длине волны
23,1 | 39,8 | 0,021 | 5,7 | 0,13 | 1,5 | 1,7 | 0,049 |
23,7 | 330,2 | 0,010 | 3,2 | 0,061 | 2,4 | 1,1 | 0,039 |
- | 244,9 | - | 1,9 | 0,10 | 3,1 | 1,1 | 0,059 |
24,1 | 250,7 | 0,021 | 1,9 | 0,12 | 3,3 | 1,0 | 0,067 |
24,1 | 256,4 | 0,017 | 2,9 | 0,10 | 2,3 | 1,0 | 0,050 |
24,1 | 261,8 | 0,016 | 2,5 | 0,087 | 3,0 | 0,9 | 0,050 |
24,8 | 143,1 | 0,064 | - | - | - | - | - |
24,8 | 149,3 | 0,053 | - | - | - | - | - |
25,2 | 55,7 | 0,026 | 4,0 | 0,11 | 2,2 | 1,0 | 0,066 |
Таблица В.3 - Классификация форм рельефа и средний коэффициент отражения поверхности Венеры
Топографические зоны | Высота, км (над уровнем 6051 км) | Занимаемая | Средний коэффициент отражения | Стандартное отклонение величины |
Равнинный рельеф | -2,0 | 27 | 0,12 | 0,003 |
Преобладающий рельеф | 0 | 65 | 0,12 | 0,006 |
Горный рельеф | 2 | 8 | 0,13 | 0,03 |
Зоны I и II (впадины) | -2,0 | 0,9 | 0,13 | 0,009 |
Зона III (равнины) | -0,7 | 60 | 0,13 | 0,002 |
Зона IV (холмистые предгорья) | 0,9 | 27 | 0,12 | 0,005 |
Зона V (горные долины, плоскогорья) | 2,0 | 8 | 0,11 | 0,006 |
Зона VI (горные районы) | 3,5 | 3,5 | 0,16 | 0,02 |
Зона VII | 5,0 | 0,4 | 0,18 | 0,02 |
Зона VIII (высокогорье) | 5,9 | 0,2 | 0,22 | 0,07 |
Таблица В.4 - Радиофизические параметры Луны по данным бистатической локации
Длина волны | Диэлектрическая проницаемость | Плотность грунта | Параметр шероховатости | Область измерений | Примечания |
170 | 2,8 | 1,4 | 11 | Экваториальная область | |
170 | - | - | 3-5 | То же | Морские районы |
170 | - | - | 6-14 | " | Материковые районы |
170 | - | - | 5 | " | Среднее по исследованным районам |
32 | - | - | 2,3-16 | - | |
32 | - | - | 5,6 | - | То же |
220 | 3,2 | 1,6 | 2 | - | Среднее по морским районам |
220 | 2,8 | 1,4 | - | - | Среднее по материковым районам |
220 | 5,8 | 2,8 | - | Кратер Флемстид | - |
220 | - | - | 3 | Кратер Альфрага | - |
220 | - | - | 6 | Кратер Цензорин | - |
13,1 | 2,5-3,1 | 1,2-1,5 | 2-4 | - | Морские районы |
116 | 3,1 | 1,55 | 1-3 | - | То же |
3,1 | 2,0-2,8 | 0,85-1,0 | 6-8 | - | Материковые районы |
116 | 2,8 | 1,4 | 6-8 | - | То же |
Таблица В.5 - Диэлектрическая проницаемость и плотность грунта Луны по данным моностатической локации с искусственных спутников
Длина волны | УЭПР | Координаты района измерений, град | Коэффициент отражения | Диэлектрическая проницаемость | Параметр шероховатости | |
Широта | Долгота | |||||
3,2 | -2,0 | 7,13 с.ш. | 64,37 з.д. | 6,9 | 3,0 | 11 |
3,2 | +1,0 | 18,87 с.ш. | 62,05 з.д. | 13,8 | 5,7 | 11 |
3,1 | -5,8 | 0,69 с.ш. | 56,30 в.д. | 3,0 | 2,1 | 13,5 |
3,1 | -4,0 | 38,27 с.ш. | 35,00 з.д. | 1,8 | 1,7 | 8,5 |
3,1 | -5,8 | 3,56 с.ш. | 56,50 в.д. | 3,2 | 2,0 | 13,5 |
3,2 | -2,2 | 40,85 с.ш. | 54,75 з.д. | 4,5 | 2,35 | 10 |
3,1 | -5,7 | 3,53 с.ш. | 56,55 в.д. | 1,8 | 1,7 | 10 |
3,1 | +0,3 | 25,85 с.ш. | 30,45 в.д. | 6,2 | 2,8 | 9,5 |
3,1 | -1,0 | 12,68 с.ш. | 62,28 в.д. | 6,9 | 2,9 | 12,1 |
2,3 | -4,5 | 2,65 ю.ш. | 43,33 з.д. | 4 | 2,25 | 13,5 |
2,3 | -6,2 | 3,0 ю.ш. | 23,4 з.д. | 2,4 | 1,9 | 13,5 |
2,3 | -7,0 | 1,8 с.ш. | 23,38 в.д. | 2,15 | 2 | 13,5 |
2,3 | -5,2 | 0,78 с.ш. | 1,8 з.д. | 3,8 | 2,2 | 13,5 |
2,3 | -3,0 | 41,0 ю.ш. | 11,71 з.д. | 7,8 | 3,15 | 18 |
9·10 | - | 25,86 с.ш. | 30,45 з.д. | 9 | 3,5 | - |
Электронный текст документа
и сверен по:
М.: Издательство стандартов, 1995