【技术创新】NASA ER-2进行原型空间传感器系统飞行测试

2017年12月26日

ER-2飞机使科学家能对类似野火或火山爆发等特定事件进行观测，在各种不同条件下更全面地采集不同气溶胶类型。

　　科学家们最近在美国西部地区完成了未来可能用于卫星传感器原型系统的测试飞行，测试对象包括美国国家航空航天局（NASA）加州帕萨迪纳市喷气推进实验室（JPL）的2个传感器。这些传感器将用于探索有关气溶胶、云层、空气质量和全球海洋生态系统等基本科学问题。

　　称作“基于偏振计和激光雷达（Lidar）手段的气溶胶特性研究（ACEPOL）”的这次飞行科学活动，试图对几种计划为气溶胶-云-生态系统（ACE）进行预研究的仪器能力进行测试。

　　气溶胶（Aerosols）是悬浮在地球大气中的小型固体或液体颗粒，如细尘、烟雾、花粉或煤烟。这些粒子散射和吸收阳光，对形成云和降水至关重要。

　　科学家们可以利用类似偏振计仪器对这种散射光进行分析，测量散射光的颜色和偏振，以及使用Lidar进行大气探测。

　　这些测得的数据集提供了有关气溶胶特性的关键信息，包括大小、形状和化学成分——这些信息能够更好地了解和评估它们对天气、气候和空气质量产生的影响。

　　卫星传感器机载版本在发射进入太空之前通常会在NASA ER-2高空飞机上进行一次测试。该平台位于加州Palmdale的NASA阿姆斯特朗（Armstrong）飞行研究中心，飞行高度可达7万英尺（21336米），提供与太空类似的有利位置和条件。

　　在将这些仪器送入太空之前，科学家和工程师可以通过飞机测试对仪器的硬件和数据检索算法进行调整。ER-2飞机也能使科学家对类似野火或火山爆发等特定事件进行观测，在各种不同条件下对不同气溶胶类型进行更全面的采集。

　　传感器开发中的飞机测试阶段有助于确保传感器仪器最终版本在进入太空之前获取既准确又有用的数据。

　　除了对新传感器能力进行测试外，ACEPOL飞行还为NASA云-气溶胶Lidar和红外探路者卫星观测（CALIPSO）卫星的Lidar提供校准和评估数据，他们把跟踪卫星经过的地面路径作为进行飞行计划的一部分。

　　除了与CALIPSO卫星任务进行比较，ACEPOL也有助于未来卫星任务发展，包括欧洲空间局（ESA）EarthCare项目，欧洲气象卫星开发组织的第二代气象业务卫星（METOP-SG）和NASA多角度气溶胶成像仪（MAIA）以及浮游生物、气溶胶、云、海洋生态系统项目（PACE）。MAIA正在建造，由美国喷气推进实验室（JPL）管理。

　　该团队在2017年11月中旬完成了9次飞行任务，观测目标包括加州中央谷地、太平洋，以及远至亚利桑那州的东部地区。在那里观测到Flagstaff附近地区的森林大火。

　　ER-2有效载荷包括4个机载偏振计——机载超角彩虹偏振计（AirHARP）、JPL机载多角光谱成像仪（AirMSPI）、行星探索机载分光偏振计（AirSPEX）、研究扫描偏振计（RSP）以及2种激光雷达仪器-云物理激光雷达（CPL）和高光谱分辨率Lidar-2（HSRL-2）。

　　每1个偏振计都通过使用不同技术并从不同角度进行数据测量和记录。这些仪器在体积大小和功率上各不相同。从一种工程角度来看，ACEPOL任务的最终目标是更好地了解这些整体差异转化为数据收集的过程。

　　基于偏振计、激光雷达仪器以及空气质量测量站的地面数据，为科学家提供了一个更完整的地球大气气溶胶三维分布图。

　　利用各种不同数据收集方法，也能够使科学家区分不同类型的气溶胶（如烟雾、灰尘、污染）和不同类型的云（卷云、层云等）。

　　ACEPOL任务由NASA多个中心进行合作参与，包括位于弗吉尼亚州汉普顿的兰利（Langley）研究中心、马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心（GSFC）、纽约市戈达德太空研究所（GISS）和喷气推进实验室（JPL）。

　　这一任务也包括与荷兰太空研究所建立的国际合作伙伴关系，在第2次飞行时，ER-2飞机上搭载AirSPEX仪器。2016年1月该仪器首次搭载ER-2飞机。

　　原文题目：Prototype space sensors take test ride on NASA ER-2

　　资料来源：https://climate.nasa.gov/news/2667/prototype-space-sensors-take-test-ride-on-nasa-er-2/

　　（王化编译，殷永元审核）