衛(wèi)星使用紫外激光雷達測量太空風速

據(jù)報道，歐洲航天局于8月22日從法屬圭亞那發(fā)射一顆衛(wèi)星，這是第一顆能直接測量從地球表面到平流層的風速和風向的衛(wèi)星。
風是決定天氣和氣候的關(guān)鍵性因素，目前大多數(shù)測量風的數(shù)據(jù)來自于氣象氣球，以及商業(yè)噴射機和追蹤云層的衛(wèi)星。但由于測量風數(shù)據(jù)的不均勻，天氣預(yù)報的不確定性增加。本次發(fā)射的這顆衛(wèi)星名為Aeolus，它首次在太空中部署風力感應(yīng)激光雷達，從而改善測量結(jié)果。類似于光脈沖物體檢測技術(shù)，Aeolus會從距離地球320公里的空中發(fā)射分子和氣溶膠。通過多年的研究，Aeolus團隊研發(fā)出了堅固的涂層來抵御激光脈沖的高溫加熱，以及氧氣罐來持續(xù)消耗揮發(fā)性有機化合物。最后，真空測試在去年年底成果完成。
至此以后，Aeolus的數(shù)據(jù)將極大地改善如今對風測量最稀疏地球的天氣和氣候?qū)W研究，比如海洋和熱帶地區(qū)。專家們預(yù)計，這將讓他們預(yù)測大西洋颶風的登陸有顯著改善，模擬結(jié)果顯示，往后對臺風路徑的預(yù)測準確性會提高9%。
ESA在Vega火箭上發(fā)射了上述重達1.4噸的衛(wèi)星后表示：“通過使用革命性的激光技術(shù)，Aeolus將更精準地測量全球風力，并有助于幫助人類更好地了解大氣層的運作。更為重要的是，這項任務(wù)還將改善天氣預(yù)報精準度。”
具有諷刺意味的是，在法屬圭亞那的發(fā)射場，當天因為強風，發(fā)射計劃卻被迫推遲了一天。但對于已被證明是歐洲航天局技術(shù)要求最高的任務(wù)而言，這只是一個小小的插曲而已。
當前激光器面臨的問題，尤其是在延長的工作期間對光學系統(tǒng)造成的損壞，使原始發(fā)射時間延遲了十多年。一旦完全正常運行，該衛(wèi)星配備的基于二極管泵浦的Nd：YAG源的“Aladin”儀器，將從低地球軌道每秒發(fā)射50個高功率脈沖到大氣中，使用多普勒激光雷達能直接測量低至每秒1米的風速。
填補空白
就在兩年前，Aladin項目經(jīng)理Frederic Fabre曾透露，這種儀器的強大之處在于它將提供比目前所有基于地面的系統(tǒng)更多的風力數(shù)據(jù)。
歐洲航天局在解釋此次任務(wù)時表示：“這種精密的儀器設(shè)計用于探測最下方30公里的大氣層，以提供沿衛(wèi)星軌道路徑的風，氣溶膠和云的大致模式。Aladin由一個強大的激光器、大型望遠鏡和非常靈敏的接收器組成，同時是太空中首個風激光雷達?！笔澜鐨庀蠼M織已將相對缺乏直接的全球風廓線測量結(jié)果確定為當前天氣預(yù)報“全球觀測系統(tǒng)”的主要缺陷之一。通過填補這一空白，Aeolus衛(wèi)星將改善天氣預(yù)報和氣候模擬，并帶來相當大的社會經(jīng)濟效益。特別要指出的是，今后還能對極端天氣事件進行更精準的預(yù)測?！?/span>