跟踪和成像雷达(Tracking and Imaging Radar, TIRA)是由德国弗劳恩霍夫高频物理和雷达技术研究所管理和运行,部署于德国的Wachtberg ,雷达建造于20世纪60年代,已有效运行超过50年。

从天线罩内看TIRA雷达

TIRA雷达外观

TIRA雷达站全景图

雷达参数分析

TIRA雷达为单脉冲雷达,抛物面天线直径34m,工作频段分别为L频段(中心频率1.333GHz,波长22.5cm)和Ku频段(中心频率16.7GHz,波长1.8cm)。

L波段波束宽度为0.45°,峰值功率为1MW,可跟踪太空中的碎片。雷达可测量单个目标的方位、距离和速度等轨道参数,在可探测到1000km内大小为2cm的目标。

双基地模式下,TIRA雷达作为发射站,埃费尔斯贝格转动抛物面射电望远镜作为接收站,系统可探测到1000km内目标的大小可提升为1cm。

TIRA雷达和射电望远镜双站监测模式

Ku波段用于逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR)成像,峰值功率为13KW,成像分辨率优于7cm。雷达方位角探测范围为0°-360°,转速达每秒24°,俯仰角探测范围0°到90°。天线罩直径为47.5m。

需要说明的是,TIRA建造之初的带宽为800MHz,距离分辨率0.25m。1991年和1992年,TIRA雷达成功对前苏联“礼炮-7”空间站和“和平号”空间站进行ISAR成像。

“礼炮-7”空间站(左)和“和平号”空间站(右)成像结果

经过2002年的升级改造,该雷达的成像带宽已达2GHz,分辨率优于0.125米。带宽升级后,TIRA雷达对航天飞机和欧空局的ATV-4货运飞船进行了成像。可以看出,随着带宽的增加,雷达对目标细节的成像能力得到进一步提高。

航天飞机ISAR图像

ATV-4货运飞船ISAR图像

雷达测量数据的应用

TIRA雷达作为一套配属于研究机构的雷达,其测量数据对世界除美国外的许多国家的空间机构(应该中国也除外)是公开的。雷达为这些机构提供了高精度的轨道测量数据以及高分辨的卫星目标雷达图像。

这些数据在空间碎片精确测量、卫星碰撞预警、目标图像结构分析等方面发挥着重要作用。