太空激光前所未有高精度观测地球,科学家急切期待今晚卫星升空

激光应用的领域非常广泛,主要有工业,医疗,商业,科研,信息和军事等六个领域。然而现在激光将会有个新用途,他们可以帮助科学家测绘地球。

重达半吨,新的激光系统是美国宇航局有史以来最大的地球观测仪器,它应用了一种叫做“光子计数”的科技。卫星将会向地球每秒发射10000个激光脉冲,每0.7米的距离就会绘制一幅地球冰层的激光景观。这将是人类对地球冰层进行的前所未有的精确测绘。

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本星期六9月15日,美国宇航局将把冰,云和陆地高度卫星-2(ICESAT-2)送入轨道,它将携带一套名称为高级地形激光测高系统(ATLAS)的巨大太空激光设备。ATLAS将使美国宇航局能够利用卫星拍摄的精细图像,绘制出地球的详细图片。

六束激光每秒钟将向将地球发射一万个脉冲,然后会记录下来激光脉冲从陆地上反射回来需要多长时间。每一次脉冲大约有20左右万亿光子会离开ATLAS,通过测量光子离开激光和返回的旅程时间,科学家能够对这颗地球的特进行高精度精确测量。

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该技术将使科学家能够准确描述地球的特征和对冰,冰盖和海冰进行精确测量。ICESat-2卫星每年环绕地球四次,研究人员将能够了解地球上易受气候变化影响的地区是如何随着季节的变化而变化。

目前由于全球变暖的影响,地球两极的冰冻表面正在面临融化的加速。南极洲,格陵兰岛和漂浮在北冰洋上的近几十年来都失去了相当体积。ICESat-2将从地球上空500公里处的有利位置持续追踪地球正在发生的变化。

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南极洲和格陵兰每年损失数十亿吨的冰,这主要是由于冰川遇到温暖的海水后融化。这种消耗虽然缓慢却无疑推高了全球的海平面。在北极,季节性浮冰也在消退。远北地区的海冰据说自上世纪80年代以来已经减少了三分之二。

尽管这种变化对海洋的高度没有直接影响,但冰覆盖层的减少对于该地区的温度上升有着很大影响。两极的大部分变化都是以非常微弱的方式进行,南极冰原上仅仅1厘米的高度变化就意味着得到或者失去140亿吨的冰。

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美国宇航局在2003年到2010间曾经发射ICESAT卫星进行类似的数据收集,只是现在的技术日新月异。当时的迭代产品只能每秒发送40个脉冲,而不是ICESAT-2卫星的10000次脉冲,这意味着我们将得到一个更精确的地球地形图片。

在ICESAT-1卫星时候,每年只能有有限的几个月观测时间。而ICESAT-2将能到达极地2度的位置,每三个月会对同样的地面轨迹进行取样,可以提供季节性的冰层高度快照。利用这些数据,人类可以了解极地地区冰川融化的过程。

这并不是人类向地球第一次发射太空激光,欧洲的卫星目前也在地球的轨道上进行测试,帮助提高天气预报服务。一个巨大的空间激光系统目前也在帮助我们观测半人马座阿尔法星系统。如果你想观看发射,今晚北京时间20:46分发射窗口将会打开,加州范登堡空军基地德尔塔II火箭将携带ICESAT-2升空。


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