欧空局即将发射的「测风雷达卫星」(aeolus)是如何测风的?
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发布时间：2024-10-03 15:03
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时间：2024-10-04 11:07
该项目是欧空局历史上进展最为缓慢的卫星项目之一，自1999年立项至今，经历了漫长的延误和一系列问题。最近，项目负责人变动的消息传出，距离发射仅两个月，新负责人与我们合作频繁，手下负责的卫星轨道均是我们团队计算的。他的态度和表情表明，这将是一个巨大的挑战。
项目面临的最大问题是技术难题，原计划提出的仪器方案难以实现，导致项目延期超过10年。核心仪器是大气层激光多普勒雷达，由三个关键部分组成：
1. 紫外激光雷达，发射功率为150兆瓦特，波长355纳米，穿透能力仅限于30千米，难以覆盖更底部的大气层。
2. 散射接收组件，用于收集反射信息，但大气模型的复杂性要求高度的精度校正。
3. 直径1.5米的望远镜，与哈勃望远镜的2.4米相比，其在太空中的精确矫正和观测同样充满挑战。
卫星的工作原理如下：
1. 每秒发射50道激光束，每束激光能激发数十亿个光子。
2. 大约只有几百个光子能够因与大气分子碰撞后改变方向，反射回卫星。
3. 大口径望远镜收集这些光子，通过分析它们的多普勒变化（频率和波长的变化），反推大气中分子的运动情况，进而通过模型矫正和数据分析综合得出大气中风的高度、风速和风向变化。
理论上的可行性使得欧空局于1999年批准了这个项目。然而，实现这样一个仪器的技术难度极高，以至于NASA也表示无法实现。最终，空客防务承担了长达11年的研制任务。
现在，这个仪器虽然与理想方案有所变化，但依然是一个技术奇迹。卫星必须在320千米的低轨道运行，这是一条自杀轨道，航天器需要对抗高空大气的阻力。尽管如此，卫星的寿命仍然有限，这意味着投入了大量时间和资源的项目，其效果将难以预测。因此，新负责人认为这可能是一个挑战而非简单任务。
然而，欧空局的科学卫星项目往往具有极高的技术含量，尽管经常面临延期，但产出的技术成果令人瞩目。希望这颗卫星能顺利发射，为我们的科学探索贡献力量。该项目是欧空局Living Planet Program的一部分，它与另一个任务GOCE（重力场与地球潮汐测量）同样展示了欧洲在技术领域的创新精神和实力。
