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研发20年,欧空局黑科技风神卫星终于升空!

(2018-08-23 20:15:07)
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杂谈

2018年8月22日,欧空局已经立项达到20年的Aeolus卫星终于借助一枚织女星(Vega)火箭在法属圭亚那火箭发射基地顺利升空。

研发20年,欧空局黑科技风神卫星终于升空!

这颗卫星的命名Aeolus是希腊神话里的风神,顾名思义主要研究大气层内的风,这将是人类首个研究高层大气风的卫星,能够实现全球数据覆盖,这个效果远远好于地面观测、探空气球监测等,毕竟全球的模型岂是地面采样监测能取代的。


这个项目是欧空局史上最拖沓的卫星之一了,1999年立项一直拖到了今天,出现了一系列大问题。最近开会的时候,又刚刚得知项目负责人要临时换人,只距离发射两个月时间,那个新换的大佬跟我们合作非常多,手下负责的卫星轨道都是我们组计算的。按照他的态度和表情,这是个很大的坑/锅。。。不好背


导致这一切的重要问题在于:这颗卫星要做的事情实在太难了,现在的技术极难实现,原计划提出的仪器方案几乎造不出来,导致一下子延期10年以上(研制新仪器)。


为探测风速和风向,最核心的仪器是大气层激光多普勒雷达,它的核心有三个部分:

1.紫外激光雷达;瞬时功率是150兆瓦特的在355纳米波段上发射,这基本是小型核电站机组的输出功率;在这种情况下它最多也只能穿透到30千米高大气,更底部的依然无能为力;

2.散射接收组件;要把反射回来的信息收集起来,但由于大气模型非常复杂,为了达到目标精度这部分的矫正难度也很大;

3.直径1.5米的望远镜;哈勃望远镜的是2.4米,虽然二者的镜片性质和功能完全不同,但直径1.5米的镜片发到太空、精确矫正并观测,难度也不小。

它的工作原理大致如下:

1.每秒钟它会发出50道激光束,每道激光束会激发出数十亿个光子照向大气;

2.每道光子束中,大概只有几百颗光子会由于跟大气中分子的碰撞后方向恰好能反射回卫星;

3.大口径望远镜会收集到这些光子,通过分析它们的多普勒变化(频率和波长碰撞后发生变化),来反推所碰撞到的大气中分子运动情况,从而经过模型矫正、前后数据分析等综合得到大气中风的高度、风速和风向变化;


以上,理论上都是可行的,因此欧空局早在1999年就批准了这个项目,但就是很难造出来这么一个仪器。后来发现有巨大难度,想跟NASA合作,可NASA表示我们也造不出来,后来只能交给空客防务硬啃11年去研制。

现在这个仪器应该比起最理想的方案应该有所变化,但不管怎样,这个仪器的确是黑科技一般的存在。


而且,这颗卫星必须飞的很低,只有320千米高,搞航天都懂得这是一条自杀轨道。。航天器需要时刻对抗高空大气的阻力。但即便如此,也意味着这颗卫星不会是个长命的主子,那么花这么多钱这么大精力做出这么一个短命的项目,仅仅3年,效果如何无人所知。。所以那位大佬才说这可能是个坑啊。。


不过,欧空局有很多科学卫星都是这个风格:难度极高。我们虽然经常骂他们拖延症,不过搞出来的各个都是黑科技。这个系列还有GOCE、Swarm等卫星,都是我的研究题目,有空给大家慢慢聊。

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