2018年1月18日，一個(gè)由飛船搭載的激光雷達(dá)在成功地執(zhí)行了為期33個(gè)月的大氣測(cè)量任務(wù)之后，終于在國(guó)際宇宙空間站上結(jié)束了運(yùn)行。這個(gè)激光雷達(dá)的主要任務(wù)是測(cè)量那些影能關(guān)鍵性響地球氣候和天氣的大氣云層和大氣中微小的粒子，這個(gè)已經(jīng)工作了33個(gè)月的設(shè)備比此前任何一個(gè)軌道設(shè)備發(fā)射的激光脈沖都要多。

在任務(wù)期間，NASA的云-氣溶膠運(yùn)輸系統(tǒng)（CATS）激光雷達(dá)測(cè)量了云層和氣溶膠的垂直結(jié)構(gòu)，其中包括火山噴發(fā)、在中國(guó)和印度的人為污染、北美森林火災(zāi)產(chǎn)生的煙霧和中東的沙暴。CATS的數(shù)據(jù)產(chǎn)品可以免費(fèi)提供給科學(xué)界，并且已經(jīng)在許多研究報(bào)告以及國(guó)家和國(guó)際科學(xué)會(huì)議上被引用。

CATS的測(cè)量數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)更精確的氣溶膠建模和預(yù)測(cè)，以及提高對(duì)火山噴發(fā)和相關(guān)航空危險(xiǎn)因素的預(yù)測(cè)和追蹤。這同樣提升了我們對(duì)氣溶膠跟云層接近度的理解，而這對(duì)預(yù)測(cè)云和氣溶膠的相互作用對(duì)地球氣候產(chǎn)生的效果是至關(guān)重要的。

CATS項(xiàng)目是由國(guó)際空間站計(jì)劃提供資金的，旨在提高軌道實(shí)驗(yàn)室一一作為地球科學(xué)研究的平臺(tái)的使用。CATS項(xiàng)目幫助未來(lái)到空間站的低成本任務(wù)和設(shè)計(jì)用于測(cè)量云層和氣溶膠的先進(jìn)激光科技鋪平了道路。

CATS首席研究員Matt McGill說(shuō)：“CATS項(xiàng)目提供了一個(gè)從空間站上提供第一手科學(xué)資料的極好機(jī)會(huì)。”CATS是一個(gè)令人驚嘆的科學(xué)探路者、技術(shù)示范和編程強(qiáng)制功能的完美組合。 CATS有效載荷的運(yùn)行時(shí)間超過(guò)2000億個(gè)激光脈沖，這是空間激光雷達(dá)的前所未有的成就。“

CATS在2015年一月啟動(dòng)，初始設(shè)計(jì)至少運(yùn)行六個(gè)月，但結(jié)果運(yùn)行了長(zhǎng)達(dá)5倍于其預(yù)期壽命。2017年10月30日，其電源和數(shù)據(jù)系統(tǒng)停止了工作，也無(wú)法被復(fù)蘇。

臺(tái)站軌道對(duì)于收集各種云和氣溶膠觀測(cè)資料非常有價(jià)值。 CATS儀器能夠在一天中的不同時(shí)間觀察相同的地點(diǎn)，使科學(xué)家們能夠研究云層的日夜變化和來(lái)自太空的氣溶膠效應(yīng)。該儀器也是第一個(gè)基于空間的激光雷達(dá)，能夠近實(shí)時(shí)地為用戶提供云和氣溶膠數(shù)據(jù)，提供更準(zhǔn)確的計(jì)算機(jī)模型和沙塵暴，火災(zāi)和火山爆發(fā)的預(yù)測(cè)。

不像大型任務(wù)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)只有有一個(gè)小團(tuán)隊(duì)和有限的預(yù)算，并且要為空間站構(gòu)建一個(gè)兩年的時(shí)間線。該任務(wù)幫助完善和簡(jiǎn)化了將NASA的有效載荷加入空間站的過(guò)程。

CATS是首個(gè)在空間站首次使用高重復(fù)率光子計(jì)數(shù)激光雷達(dá)（NASA）為日本空間站上的實(shí)驗(yàn)?zāi)K - 曝光設(shè)施（JEM-EF）開發(fā)的有效載荷，以及第一個(gè)提供接近實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的天基激光雷達(dá)，其延遲時(shí)間小于6小時(shí)，以實(shí)現(xiàn)更精確的氣溶膠建模和預(yù)測(cè)。

McGill說(shuō)：“CATS提供了利用一個(gè)小團(tuán)隊(duì)和簡(jiǎn)化流程的機(jī)會(huì)，強(qiáng)調(diào)可以建立和提供一個(gè)成本低但仍然能提供關(guān)鍵的尖端科學(xué)測(cè)量的儀器。“



Source: Photonics
Translation: Nick