欧洲航天局希望改进用于卫星风力监测的紫外探测器

欧洲航天局希望改进用于卫星风力监测的紫外探测器。

风力测绘卫星Aeolus，旨在为天气和气候模型提供更好的风力数据

据麦姆斯咨询介绍，位于英国的光传感器开发商Teledyne e2v将为欧洲航天局开创性“风神”（Aeolus）卫星任务的后续运行研发“下一代”探测器。

延迟到2018年发射的Aeolus风力测绘卫星，在其多普勒激光雷达（LiDAR）中使用了倍频Nd： YAG激光器来测量大气风速，是这类仪器首次在太空中的部署应用。

现在，Aeolus捕捉的数据正被用于提高天气预报和气候模拟的准确性。其中，英国气象局（Met Office）在Aeolus数据收集3小时后就可以用上这些数据。

不过，Aeolus的光学硬件仍存在一定的局限性，欧洲航天局（ESA）和欧洲气象卫星应用组织（EUMETSAT）目前正在研究可能的后续任务，以进一步提高其性能。

CCD69探测器

作为初步行动的一部分，Teledyne e2v表示已与欧洲航天局签订协议，将为Aeolus开发一款改进版本的“CCD69”探测器。

CCD69探测器是一款具有新颖电荷存储区的16 x 16像素CCD传感器，它能够测量返回紫外激光脉冲的距离，从而解析大气中气溶胶的高度，以及相当于每个高度风速的多普勒频移。

这项技术还能够识别稀薄的气溶胶和云层，以及厚云层顶部的高度。

据Teledyne Imaging公司旗下Chelmsford公司评价称：“欧洲航天局Aeolus任务在太空中首次部署了多普勒风力激光雷达，利用这些经验和数据，Teledyne e2v将进一步提高紫外探测器的性能和灵敏度，未来将部署在下一代天基多普勒风力激光雷达仪器中。”

据欧洲航天局Aeolus任务科学家Anne Grete Straume-Linder介绍，Aeolus进行的风力观测为天气预报带来了显著的积极影响，目前已被多家气象中心应用。

Straume Linder指出：“我们注意到该卫星积极影响了过去很少观测到的海拔10公里~30公里之间的对流层上部和平流层下部，还填补了热带、南半球和极地地区的数据空白。”

光学像差

Straume Linder在去年12月举办的Appleton Space Conference会议上关于该任务讨论时表示，欧洲气象卫星组织和欧洲航天局成员国对未来可能开展的多普勒风力激光雷达气象任务感兴趣，目前正在进行早期行动。

目前，卫星系统的局限之一在于返回的激光信号通常非常微弱。Straume Linder在Appleton展会上的演讲中，还强调了温度变化和反射镜性能导致的光学像差问题。

风力测量偏差还源于收集微弱激光信号的大型望远镜（直径1.5米）的温度波动，尽管该问题已由该任务的地面行动组校正。

虽然后续任务的所有具体细节尚未确定，但是提高大气信号水平探测是一个主要目标，而改进的光传感器对这一目标至关重要。

Straume Linder指出，具有更高脉冲能量的改进的更稳健激光性能，提高的风速垂直分辨率，更优的反射镜质量，以及更好的望远镜热控制都是优先考虑的问题。

Teledyne e2v负责该项目的总工程师Paul Jerram评价说：“我们很自豪Teledyne e2v的独特技术能够成为改善全球天气预报的卫星任务的核心，对于开发质量更高的下一代探测器，以更高分辨率的数据进一步改善气候科学，我们感到很兴奋。”

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