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原标题:全球首颗风力测绘卫星发射升空,全球首颗风测

浏览次数:190 时间:2019-10-12

研究人员希望后续的任务不会花那么长的时间来开发。“我们在1999年便设计了这个家伙,”德比尔特市荷兰皇家气象研究所大气物理学家Ad Stoffelen说,“看到它飞起来真是太令人兴奋了。”

研究人员希望后续的任务不会花那么长的时间来开发。“我们在1999年便设计了这个家伙,”德比尔特市荷兰皇家气象研究所大气物理学家Ad Stoffelen说,“看到它飞起来真是太令人兴奋了。”

为何时隔近20年,这款卫星才从脑中的构想走到发射台上?根本原因在于,很难建造一台每个脉冲都能产生约10兆瓦功率的太空激光器。据悉,在研制过程中,激光发射最初在系统的光学仪器上形成了一层薄薄的暗色材料。工程师最终在装置中添加了少量氧气(不足一片叶子的光合作用生成的氧气量),以保护仪器表面免受污染。

 【据本站2018年9月7日综合报道】北京时间8月23日(当地时间8月22日),全球首颗专用风测绘卫星“风神”搭载阿里安航天公司的“织女星”小型运载火箭从法属圭亚那库鲁航天中心发射升空。目前,“风神”卫星已完成早期在轨测试,并启动了星载激光雷达。   一、卫星基本情况   “风神”卫星是欧洲航天局“生命星球计划”的第五个探测任务,利用激光雷达测量风剖面结构,实现全球风场立体观测,进而加深对大气运动的认知。卫星重约1360千克(含266千克推进剂),其核心设备是“阿拉丁”多普勒测风激光雷达,由一台激光器、一部散射接收机和一部口径约1.5米的望远镜组成。   该激光雷达采用波长355纳米的紫外激光器,工作时以每秒50次脉冲的频率发射激光束,每次发射持续7秒,形成长87千米的观测带。散射接收机和望远镜实时接收经大气分子、尘埃粒子和水滴散射的激光信号。地面人员通过分析光子的多普勒变化(碰撞后的频率和波长变化),反演出大气分子的运动情况。其探测高度范围为0~30千米,风速测量精度为1~3米/秒。(中国航天系统科学与工程研究院 田甜 陈建光) 

一旦风神卫星开始科学观测,来自该项目的数据将被纳入数字天气预报,从而改善各国气象机构的预测水平。

随着风神卫星的成功发射,地面任务控制人员计划在9月启动激光系统,初始数据将在2019年1月底前到达,并在4月前合并到预测系统中。该项目的目标是在卫星收集到这些数据后的3个小时内提供风速测量数据。

如果“风神”任务按计划运行,其提供的数据可以大幅改善热带地区的天气预报情况。该地区的气象气球相对较少,风与热带地区其他大气因素的耦合度也不高,这意味着,当已知温度和压力等数据时,在此地比在中纬度地区更难以猜测风速和风向。

Aeolus卫星于8月22日在法属圭亚那发射升空。图片来源:ESA

一旦风神卫星开始科学观测,来自该项目的数据将被纳入数字天气预报,从而改善各国气象机构的预测水平。

不过,法国气象学预报机构的气象学家阿兰达·巴斯说,“风神”的激光无法透过厚厚的云层,因此无法渗透到飓风等风暴系统。

风神卫星是世界上第一个风力测绘卫星,它从法属圭亚那库鲁的圭亚那空间中心由一枚织女星运载火箭发射升空。地面任务控制人员将在接下来的几个月里校准航天器上装载的仪器,包括一个紫外激光系统,它将用于测量大气层中最低30公里范围内的风速和风向。

“尽管这项任务只有3年,但如果风神的技术被证明是可靠的,它将有助于为未来的风力测绘卫星铺平道路。”瑞士日内瓦世界气象组织全球观测系统负责人Lars Peter Riishojgaard说。

解落三秋叶,能开二月花。风对于我们来说并不陌生,它无时无刻不在我们身边,一会儿像母亲的手一样轻抚我们的脸庞;转眼又像凶神恶煞,疯狂抽打我们的身躯。总之,风喜怒无常,难以捉摸。

“尽管这项任务只有3年,但如果风神的技术被证明是可靠的,它将有助于为未来的风力测绘卫星铺平道路。”瑞士日内瓦世界气象组织全球观测系统负责人Lars Peter Riishojgaard说。

欧洲空间局的风神卫星于8月22日发射升空,执行为期3年的任务,在全球范围内监测风力。

如果“风神”成功发射,任务控制器计划在9月开启激光系统,首批数据将于2019年1月底到达,并在4月份之前插入预报系统,目标是在卫星收集风力后不迟于3小时进行测量。

“你可能认为这并不是很多,但如果我们的预估水平能够提高2%,对社会便能够贡献数十亿美元的价值。”英国雷丁市欧洲中期天气预报中心气象学家Lars Isaksen说。例如,更好的预测能够让人们更好地应对风暴。

研究人员之前曾在飞机上使用类似的激光系统研究特定区域的风,但风神项目将是第一个覆盖整个地球的风力测绘任务。如果风神按计划运行,它的数据可以显著改善热带地区的气象预测水平,在地球中高纬度地区也能提高几个百分点的准确率。

世界气象组织综合全球观测系统负责人拉斯·皮特-瑞思肖贾德说,尽管“风神”的使用寿命为3年,但如果相关技术得到验证,可能为后续风测绘卫星任务铺平道路。

十九载等待终成真 全球首颗风力测绘卫星发射升空

ESA在1999年便批准了风神项目,但是开发该卫星仪器花费的时间比预期要长得多。制造一种能在真空中运行的强力紫外激光器所出现的复杂情况曾是一个主要问题。

太空激光器研制是最大挑战

ESA在1999年便批准了风神项目,但是开发该卫星仪器花费的时间比预期要长得多。制造一种能在真空中运行的强力紫外激光器所出现的复杂情况曾是一个主要问题。

但它将能够追踪其他现象,例如从撒哈拉沙漠吹来的灰尘,或者扩散到不同高度的污染物羽流。“我确信会有一些有趣的发现。”Sara Tucker说。她是美国科罗拉多州博尔德市波尔航天公司的一名工程师,从事风力激光测量工作。

“追风少年”即将启程 ——全球首颗风测绘卫星将显著改善天气预报精准度

随着风神卫星的成功发射,地面任务控制人员计划在9月启动激光系统,初始数据将在2019年1月底前到达,并在4月前合并到预测系统中。该项目的目标是在卫星收集到这些数据后的3个小时内提供风速测量数据。

图卢兹市法国气象预报机构气象学家Alain Dabas表示,风神卫星的激光无法穿透厚厚的云层,因此它将无法看清像飓风这样的风暴系统。

这些信息将使科学家能够追踪大气中不同海拔高度的不同风速,对于了解处于发展中的风暴至关重要,而且这些信息不能以任何其他方式在全球范围内获得。

到目前为止,气象学家已经拼凑出了来自各种资源的风力信息,包括气象气球和飞机飞行。但还没有卫星能够直接测量风速,尽管科学家可以依据卫星测量的云层移动结果推断风速和风向。

风神是一项耗资4.8亿欧元的项目。风神卫星重约1260千克,携带了一部直径1.5米的望远镜、一部散射接收组件和一台多普勒测风紫外激光雷达。该紫外激光雷达每秒观测50次,每道激光束会激发出数十亿个光子照向大气。而每道光子束中,大概只有几百颗光子会由于跟大气分子的碰撞而恰好反射回卫星。根据多普勒效应,科学家通过输出脉冲与反向散射信号间的延迟,就能计算出风的方向、速度和移动距离。

今日视点

但它将能够追踪其他现象,例如从撒哈拉沙漠吹来的灰尘,或者扩散到不同高度的污染物羽流。“我确信会有一些有趣的发现。”Sara Tucker说。她是美国科罗拉多州博尔德市波尔航天公司的一名工程师,从事风力激光测量工作。

风神卫星是世界上第一个风力测绘卫星,它从法属圭亚那库鲁的圭亚那空间中心由一枚织女星运载火箭发射升空。地面任务控制人员将在接下来的几个月里校准航天器上装载的仪器,包括一个紫外激光系统,它将用于测量大气层中最低30公里范围内的风速和风向。

js333.com,此外,“风神”提供的数据也可以将地球中高纬度地区的天气预报精度提高几个百分点。ECMWF气象学家拉斯·伊萨克森说:“这听起来似乎不是很多,但如果我们能将预测准确率提高2%,为社会创造的价值将高达数十亿美元。”

研究人员之前曾在飞机上使用类似的激光系统研究特定区域的风,但风神项目将是第一个覆盖整个地球的风力测绘任务。如果风神按计划运行,它的数据可以显著改善热带地区的气象预测水平,在地球中高纬度地区也能提高几个百分点的准确率。

“你可能认为这并不是很多,但如果我们的预估水平能够提高2%,对社会便能够贡献数十亿美元的价值。”英国雷丁市欧洲中期天气预报中心气象学家Lars Isaksen说。例如,更好的预测能够让人们更好地应对风暴。

用紫外激光追踪风速和风向

《中国科学报》 (2018-08-28 第2版 国际)

到目前为止,气象学家已经拼凑出了来自各种资源的风力信息,包括气象气球和飞机飞行。但还没有卫星能够直接测量风速,尽管科学家可以依据卫星测量的云层移动结果推断风速和风向。

“风神”的激光器每秒钟能发射激光50次,因此,可用由数十亿个紫外线光子组成的光束照射地球大气层。而有几百个这样的光子将弹开空气分子和粒子,并反射回航天器上搭载的1.5米口径的主望远镜。“风神”不仅能测量反射距离,给出风的高度,而且还能测量当分子来回移动时产生的波长的微小变化。这种“多普勒频移”使科学家能够计算出风的速度和方向。德国航空航天中心大气物理学家奥利弗·瑞特布彻说:“这比仅仅测量返回的信号更具挑战性。”

本报讯 欧洲空间局的风神卫星于8月22日发射升空,执行为期3年的任务,在全球范围内监测风力。

“风神”提供的数据将纳入数值天气预报。在数值天气预报中,国家气象服务会将温度、压力和湿度等大气条件整合起来,以生成未来几天的预报。缺少风的数据可能导致严重错误:在一项研究中,欧洲中期天气预报中心分析了欧洲2014年3月遭遇的一场暴雨后发现,如果能早几天获得更好的太平洋洋面上与风有关的数据,就可以更精准地预测即将到来的暴雨。

图卢兹市法国气象预报机构气象学家Alain Dabas表示,风神卫星的激光无法穿透厚厚的云层,因此它将无法看清像飓风这样的风暴系统。

1999年,ESA启动了这项以希腊神话中风的守护者命名的任务。该任务项目经理安德斯·埃尔弗文说:“真是一段漫漫长路。”荷兰皇家气象研究所大气物理学家艾德·斯托费伦心有戚戚:“我们从1999年开始设计这颗卫星,看到它即将发射升空,真是令人兴奋。”

风神是一项耗资4.8亿欧元的项目。风神卫星重约1260千克,携带了一部直径1.5米的望远镜、一部散射接收组件和一台多普勒测风紫外激光雷达。该紫外激光雷达每秒观测50次,每道激光束会激发出数十亿个光子照向大气。而每道光子束中,大概只有几百颗光子会由于跟大气分子的碰撞而恰好反射回卫星。根据多普勒效应,科学家通过输出脉冲与反向散射信号间的延迟,就能计算出风的方向、速度和移动距离。

到目前为止,气象学家一直是将不同来源——气象气球和飞机飞行途中获得的与风有关的信息拼凑在一起。尽管可以通过卫星测量云的运动来推断风的速度和方向,但迄今一直没有卫星直接测量风。新的“风神”任务将终结这一历史。

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耗资约5.5亿美元的“风神”任务将使用紫外激光器跟踪大气层最下方30公里处的风速和风向。研究人员在飞机上使用类似的激光器来研究特定地区的风况,但“风神”将是首个覆盖全球的风测绘任务。

将改善天气预报精准度

(科技日报北京8月20日电)

尽管如此,“风神”将能追踪其他现象,例如撒哈拉沙漠上卷起来的尘埃,或者不同海拔高度上漂浮的污染物。美国波尔航太(Ball Aerospace)公司工程师萨拉·塔克从事风的激光测量工作,他说:“我确信,‘风神’会获得一些有趣的发现。”

但这种情况即将改变,全球首颗能全面监测风的“一举一动”的卫星即将发射升空。据英国《自然》杂志网站8月18日报道,经过近20年规划,欧洲空间局航天器家族的“追风少年”——“风神”(Aeolus,希腊神话中的风神)任务即将于北京时间22日从法属圭亚那库鲁航天发射中心升空。气象学家认为,全球地球观测系统最大的空白之一就是缺乏详细的风测量数据,因此,“风神”提供的数据将显著改善天气预报的精准度。

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