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NASA打造“空基激光雷达”系统

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气象中间层(mesosphere)离地面的距离在 40~100 英里(64~161 公里)之间,其在帮助我们隔绝寒冷黑暗的真空环境上立了大功。不过长久以来,科学家对它的状况知之甚少,于是 NASA 决定打造全球首台用于调查地球气象中间层、可以让钠粒子发光的“空基激光雷达”系统。LiDAR 系统可以向某个目标发射激光脉冲,然后根据反射回来的光来测距。不过它还有其它应用,比如从空中测量森林、让飞机起降更加安全、并且被大量自动驾驶汽车所配备。

左 Mike Krainak、后 Diego Janches:他们开发出了一种调查地球气象中间层的“空基激光脉冲”设备。

鉴于系统可以吸收光线,该系统也可用于测量空气中的二氧化碳浓度(通过将激光频率调节至吸收光谱),而这也是美国宇航局当前正在进行的 Sounders 开发项目的一个组成部分。

不过,尽管此前在地面上用过钠感激光雷达系统,但在太空中的部署却大有不同,因其可提供有关气象中间层等有价值的信息(比如接近地表的天气将带来什么样的影响)。

NASA 的这一空基设备,将环绕地球并发射黄色激光,以便激起(点亮)气象中间层中的钠粒子。通过追踪这些粒子,研究人员们就可以找出有多少钠,以及它们的运动速度和温度。

戈达德宇宙飞行中心在这块“面包板”上开发的 LiDAR 技术。

如此一来,我们就可以将气象中间层中发生的状况可视化 —— 就像在一桶旋转的水桶中撒入一滴染料、从而看清水的流动那样。

而之所以选择将激光对准大气中的钠粒子,只因它比其它金属更易于捕捉(比如贴和钙)。

这套设备仍处于开发阶段,已经能够将激光脉冲发射到气象中间层 1~3 公里(约合 0.6~1.9 英里)远、4~8 公里(2.5~5 英里)宽的地方。

下一步,研究团队将在地面上展示一款工作原型,并将它调节至 6 级技术准备水平。

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