CALIPSO：首次长时间激光雷达卫星任务结束

熊明青

研究人员使用天基CALIPSO激光雷达测量地球上最大的动物迁徙，这种迁徙发生在小型海洋生物在夜间从深海游上来以浮游植物为食，然后在日出前再次返回。鸣谢:美国宇航局/蒂莫西·漫威

（）据美国宇航局（兰利研究中心的查尔斯·哈特菲尔德）：CALIPSO是一颗激光雷达卫星，它促进了世界对气候、天气和空气质量的了解，于2023年8月1日结束了它的科学任务。

在17年的运行中，云气溶胶激光雷达和红外探路者卫星观测记录了超过100亿次激光雷达测量，并为数千份科学报告提供了信息。CALIPSO由美国航天局和法国国家空间研究中心/CNES联合发射，与CloudSat卫星上的云廓线雷达系统协同工作。

“我们不得不首次建造一台能够在太空运行的复杂激光雷达，”美国宇航局CALIPSO项目科学家Chip Trepte说。“然后，我们打算以紧密的队形飞行该卫星，以将CALIPSO激光雷达剖面测量结果与CloudSat的雷达剖面测量结果相匹配。”

激光雷达和雷达被认为是“主动”传感器，因为它们将能量束导向地球CALIPSO是激光，CloudSat是无线电波——然后测量光束如何从大气中的云和气溶胶反射。其他轨道科学仪器使用“被动”传感器来测量反射的阳光或地球或云层发出的辐射。来自CALIPSO和CloudSat的综合数据为云结构和气溶胶层提供了新的见解。

这两颗卫星于2006年4月28日一起发射，在太阳同步轨道上从北极到南极环绕地球，每天下午早些时候穿过赤道。他们探测了大气的垂直结构，测量了云的高度和空气中的粒子层，如灰尘、海盐、灰烬和煤烟。

这种独特的几乎同时进行的观测使科学家们能够对几种大气过程建立更复杂的理解，包括云的形成、大气对流、降水和粒子输运。

例如，在澳大利亚2020年大规模野火期间，卡利普索观察到烟雾在地球表面上方9至12英里处飙升。它的高度足以到达平流层，这是有史以来最高的羽流之一。

火山灰对飞机有危害。细小的玻璃状颗粒会影响能见度，并导致发动机熄火。“CALIPSO最重要的应用之一是探测火山爆发产生的火山灰羽的存在并测量其高度，”Winker说。“这些观察结果被世界各地的火山灰咨询中心用来警告和指导商业飞行员避免飞入羽流中。”2010年冰岛火山爆发时，火山灰向南飘过欧洲，导致几个国家停飞所有航班。来自卡利普索的观测允许科学家向飞行员发出警告。

Winker指出，CALIPSO数据用户的国际社区是该卫星的遗产之一。“世界各地的数百名学生在他们的研究生研究中学习了如何使用CALIPSO激光雷达数据，形成了一个国际社区，现在准备使用来自下一代卫星激光雷达的数据。”

Trepte补充说，伙伴关系允许一个或多个团队一起完成单独不可能完成的任务。“对卡利普索来说，与CNES的合作是理想的，”他说。“他们在航天器和激光雷达科学方面有着悠久的历史，我们能够建立和运营一个巨大的任务，促进我们对气候、天气和空气质量的了解。”

位于弗吉尼亚州汉普顿的美国宇航局兰利研究中心提供了由CALIPSO携带的气溶胶测量激光雷达。位于法国图卢兹的CNES国家空间研究中心提供了CALIPSO航天器。加拿大蒙特利尔的加拿大航天局(CSA)和加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室在CloudSat上建造了雷达。科罗拉多州博尔德的鲍尔航空航天公司的实验室建造了CloudSat航天器和有效载荷。Fibertek制造了CALIPSO激光器。

“我有一种成就感，我们25年前构想的任务在很长一段时间内成功地运作了，”温克说。