歐洲航天局希望改進(jìn)用于衛(wèi)星風(fēng)力監(jiān)測的紫外探測器。

風(fēng)力測繪衛(wèi)星Aeolus，旨在為天氣和氣候模型提供更好的風(fēng)力數(shù)據(jù)

據(jù)麥姆斯咨詢介紹，位于英國的光傳感器開發(fā)商Teledyne e2v將為歐洲航天局開創(chuàng)性“風(fēng)神”（Aeolus）衛(wèi)星任務(wù)的后續(xù)運(yùn)行研發(fā)“下一代”探測器。

延遲到2018年發(fā)射的Aeolus風(fēng)力測繪衛(wèi)星，在其多普勒激光雷達(dá)（LiDAR）中使用了倍頻Nd： YAG激光器來測量大氣風(fēng)速，是這類儀器首次在太空中的部署應(yīng)用。

現(xiàn)在，Aeolus捕捉的數(shù)據(jù)正被用于提高天氣預(yù)報(bào)和氣候模擬的準(zhǔn)確性。其中，英國氣象局（Met Office）在Aeolus數(shù)據(jù)收集3小時(shí)后就可以用上這些數(shù)據(jù)。

不過，Aeolus的光學(xué)硬件仍存在一定的局限性，歐洲航天局（ESA）和歐洲氣象衛(wèi)星應(yīng)用組織（EUMETSAT）目前正在研究可能的后續(xù)任務(wù)，以進(jìn)一步提高其性能。

CCD69探測器

作為初步行動的一部分，Teledyne e2v表示已與歐洲航天局簽訂協(xié)議，將為Aeolus開發(fā)一款改進(jìn)版本的“CCD69”探測器。

CCD69探測器是一款具有新穎電荷存儲區(qū)的16 x 16像素CCD傳感器，它能夠測量返回紫外激光脈沖的距離，從而解析大氣中氣溶膠的高度，以及相當(dāng)于每個(gè)高度風(fēng)速的多普勒頻移。

這項(xiàng)技術(shù)還能夠識別稀薄的氣溶膠和云層，以及厚云層頂部的高度。

據(jù)Teledyne Imaging公司旗下Chelmsford公司評價(jià)稱：“歐洲航天局Aeolus任務(wù)在太空中首次部署了多普勒風(fēng)力激光雷達(dá)，利用這些經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，Teledyne e2v將進(jìn)一步提高紫外探測器的性能和靈敏度，未來將部署在下一代天基多普勒風(fēng)力激光雷達(dá)儀器中。”

據(jù)歐洲航天局Aeolus任務(wù)科學(xué)家Anne Grete Straume-Linder介紹，Aeolus進(jìn)行的風(fēng)力觀測為天氣預(yù)報(bào)帶來了顯著的積極影響，目前已被多家氣象中心應(yīng)用。

Straume Linder指出：“我們注意到該衛(wèi)星積極影響了過去很少觀測到的海拔10公里~30公里之間的對流層上部和平流層下部，還填補(bǔ)了熱帶、南半球和極地地區(qū)的數(shù)據(jù)空白。”

光學(xué)像差

Straume Linder在去年12月舉辦的Appleton Space Conference會議上關(guān)于該任務(wù)討論時(shí)表示，歐洲氣象衛(wèi)星組織和歐洲航天局成員國對未來可能開展的多普勒風(fēng)力激光雷達(dá)氣象任務(wù)感興趣，目前正在進(jìn)行早期行動。

目前，衛(wèi)星系統(tǒng)的局限之一在于返回的激光信號通常非常微弱。Straume Linder在Appleton展會上的演講中，還強(qiáng)調(diào)了溫度變化和反射鏡性能導(dǎo)致的光學(xué)像差問題。

風(fēng)力測量偏差還源于收集微弱激光信號的大型望遠(yuǎn)鏡（直徑1.5米）的溫度波動，盡管該問題已由該任務(wù)的地面行動組校正。

雖然后續(xù)任務(wù)的所有具體細(xì)節(jié)尚未確定，但是提高大氣信號水平探測是一個(gè)主要目標(biāo)，而改進(jìn)的光傳感器對這一目標(biāo)至關(guān)重要。

Straume Linder指出，具有更高脈沖能量的改進(jìn)的更穩(wěn)健激光性能，提高的風(fēng)速垂直分辨率，更優(yōu)的反射鏡質(zhì)量，以及更好的望遠(yuǎn)鏡熱控制都是優(yōu)先考慮的問題。

Teledyne e2v負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的總工程師Paul Jerram評價(jià)說：“我們很自豪Teledyne e2v的獨(dú)特技術(shù)能夠成為改善全球天氣預(yù)報(bào)的衛(wèi)星任務(wù)的核心，對于開發(fā)質(zhì)量更高的下一代探測器，以更高分辨率的數(shù)據(jù)進(jìn)一步改善氣候科學(xué)，我們感到很興奮。”

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