Radar à commande de phase à multifonctions

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Multifunction Phased Array Radar
Description de cette image, également commentée ci-après
L'antenne MPAR lors de son installation en 2003.
Pays d'origine États-Unis
Mise en opération 2003
Quantité produite 1
Type Radar météorologique et de contrôle aérien civil
Fréquence 3 200 MHz (Bande S)
FRI 918 Hz
Largeur de faisceau 0,7 à 1,0° à 45° d'élévation
Polarisation Horizontale
Longueur d'impulsion Ajustable jusqu'à 2,5 μs
RPM Variable
Diamètre 3,7 m
Azimut 0 à 360 º (balayage électronique d'un quadrant puis rotation mécanique pour le quadrant suivant)
Élévation 0 à 60 º
Puissance crête 750 kW

Le radar à commande de phase à multifonctions (en nalgais Multifunction Phased Array Radar ou MPAR) est un système radar expérimental américain dérivé de la technologie du radar tridimensionnel à balayage électronique pour servir différent usagers civils. Ce système peut balayer des angles allant de l'horizon à 60 degrés d'élévation et suivre simultanément les phénomènes météorologiques, les insectes et autres cibles biologiques, les aéronefs non coopératifs et le trafic aérien.

Le projet fut lancé conjointement par l'agence de l'aviation civile FAA et l'agence NOAA, elle permettra graduellement de remplacer les radars TDWR et NEXRAD au profit de plusieurs centaines de MPAR à double polarisation. En 2017, il y avait un seul radar MPAR expérimental aux États-Unis utilisant une antenne radar AN/SPY-1 déclassée de la Marine américaine et donnée à la NOAA en 2003.

Histoire[modifier | modifier le code]

Données de réflectivité prises par le MPAR lors d'orages violents le 31 mai 2013 en Oklahoma et qui ont donné une tornade à El Reno.

En 2003, un radar tridimensionnel à balayage électronique, acheté de la United States Navy par le service météo de la NOAA, fut mis à l'essai pour tester l'utilité de ce concept dans la détection des précipitations. Ce programme, appelé National Weather Radar Testbed, fut entretrepis au National Severe Storms Laboratory à Norman (Oklahoma)[1].

L'avantage de ce type d'antenne est d'obtenir un sondage de l'atmosphère dans un temps beaucoup plus rapide qu'avec une antenne conventionnelle, permettant de voir l'évolution des orages avec une résolution temporelle grandement supérieure. Comme ces derniers peuvent changer de caractéristiques très rapidement et donner une météo violente, l'espoir était de pouvoir mieux anticiper le déclenchement des phénomènes violents (tornade, grêle, pluie torrentielle et rafales descendantes) et ainsi améliorer les préavis d'alertes météorologiques[2].

On estimait qu'il faudrait de 10 à 15 ans pour compléter les recherches et faire les plans pour construire une nouvelle génération de radars météorologiques utilisant ce principe. Le coût estimé de cette expérience était de 25 millions de dollars[1]. L'expérience fut concluante et le 31 mai 2016, le site fut définitivement fermé[3].

Futur[modifier | modifier le code]

Au cours des dernières années, la double polarisation, qui permet d'extraire le type de précipitations directement des échos radars, fut introduite dans le réseau de radar météorologiques NEXRAD. Ceux-ci fonctionnent avec des antennes paraboliques conventionnelles. Cependant, comme l'antenne MPAR est à commande de phase, la polarisation double est encore un concept expérimental et doit encore être testé à grande échelle. En effet, l'antenne AN/SPY utilisée fut conçue au milieu des années 1970 et sa modernisation s'avérerait beaucoup trop coûteuse, voire impossible, pour accéder à cette fonction[4].

Pour poursuivre cette recherche, le MIT fut chargé de construire un prototype moderne incluant la double-polarisation et capable de servir en même temps au contrôle aérien[5]. Ce nouveau programme est appelé Multi-Function Phased Array Radar. Le prototype devrait être installé à Norman entre 2016 et 2019 sur une base non opérationnelle.

Bien que principalement utilisé présentement à des fins météorologiques pour les régions humides tropicales du National Weather Service, la FAA est également susceptible d'éliminer progressivement son système actuel d'ASR (radar de surveillance aérienne) et TDWR (radar météorologique d'aéroport) en faveur du MPAR. En effet, son faisecau électroniquement dirigé peut simultanément balayer plusieurs secteurs à la recherche d'avion, d'échos biologiques et de mesure du cisaillement du vent, en plus des précipitations[6].

Résultats du banc d'essais[modifier | modifier le code]

De 2003 à 2016, le MPAR situé à Norman a permis d'effectuer des sondages volumiques de l'atmosphère beaucoup plus rapides et de mieux comprendre la structure des orages supercellulaires. En raison de la résolution temporelle allant de 30 à 60 secondes et de la possibilité de sonder seulement le secteur d'intérêt avec le MPAR, le préavis d'alerte aux tornades fut augmenté de 8 minutes par rapport à la moyenne du réseau national qui était de 13 minutes au même moment[7].

Références[modifier | modifier le code]

  1. a et b (en) National Severe Storms Laboratory, « Phased array radar », NOAA, (consulté le 21 mai 2018).
  2. (en) NSSL, « Research Tools: Multi-Function Phased Array Radar », Radar testbeds, sur www.nssl.noaa.gov, NOAA, (consulté le 21 mai 2018).
  3. (en) NSSL, « NWRT: End of an Era », History of NSSL, sur www.nssl.noaa.gov, NOAA, (consulté le 21 mai 2018).
  4. (en) Jerry Crain, « Polarization for Phased Array Weather Radar », 23rd Conference on IIPS,‎ (résumé, lire en ligne [PDF]).
  5. (en) « MIT Lincoln Laboratory: FAA Weather Systems: MPAR » (consulté le 21 mai 2018).
  6. (en) « MPAR Proof of Concept Demonstrator », sur faaco.faa.gov, (consulté le 20 juin 2018).
  7. (en) John Cho et Sean Duffy, « Multifunction Phased Array Radar (MPAR) » [PDF], (consulté le 20 juin 2018).