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技術(shù)文章

全新高光譜成像儀
近日，在新墨西哥州，一個高空氣球?qū)⒁慌_氣象學(xué)高光譜成像儀成功送上了123，000英尺的高空。這一高度與大氣層高度相當(dāng)，既模擬了太空環(huán)境，也展示人類在獲取地球高清科學(xué)探測資料的進(jìn)步。


科學(xué)家們將短波輻射、散落在大氣層和地表的紫外線和其反射回宇宙的紫外線作為研究地球動態(tài)氣候的計量。通過研究短波輻射的波動，科學(xué)家們能夠更好的了解環(huán)境變遷和全球變暖的情況比進(jìn)行監(jiān)控正在充氮氣的美宇航局高空氣球，該氣球?qū)⒂糜跉庀髮W(xué)高光譜成像儀（HYSICS）展示飛行。

之前美宇航局測量輻射的方式主要是地球探測衛(wèi)星，但是有了該技術(shù)將來的測量的高度將比當(dāng)今研究人員所用高很多。下一代的數(shù)據(jù)將使得發(fā)現(xiàn)氣候變化預(yù)測的周期從數(shù)十年減短到幾年，這樣氣候變化傾向預(yù)測將更加及時和準(zhǔn)確。

為了讓儀表化能更加適應(yīng)這樣高精度探測的需要，宇航局科技辦出資贊助來自科羅拉多大學(xué)博爾德大氣和空間物理實驗室的雷哲科普開HYSICS設(shè)備。該設(shè)備檢測地球幾乎所有輻射，從紫外線到紅外線。

該設(shè)備的光譜范圍為：350-2300納米波長，這幾乎涵蓋了太陽散發(fā)的能量。通過它高精度的數(shù)據(jù)我們能夠更好的了解太陽能量有多少被地表和大氣層反射回去，這對氣象研究十分重要。

貨車將此次實驗所用設(shè)備運(yùn)輸?shù)叫履鞲缰萆衬芳{堡的哥倫比亞科學(xué)氣球發(fā)射中心。該設(shè)備的首航在2013年9月29號同一地點。上次的飛行給了科普和他的團(tuán)隊飛行經(jīng)驗和數(shù)據(jù)，而這些對他們改進(jìn)此次展示性飛行設(shè)備起了重要作用。

該日中午，氣球成功升空并達(dá)到能夠產(chǎn)生7公里范圍圖像的高度。此次飛行HySICS將收集科學(xué)數(shù)據(jù)并通過太陽和月亮的輻射定期自動校準(zhǔn)。根據(jù)太陽能產(chǎn)生量進(jìn)行校準(zhǔn)，該設(shè)備能夠收集到高精度的地球數(shù)據(jù)。

就精度而言，設(shè)備的3個校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)十分重要：地球，太陽，月亮。瓦勒普斯角秒指針（WASP）的發(fā)明讓短途飛行成為可能，這個氣球用指針是專門為宇宙科學(xué)家設(shè)計的主要作用是用以瞄準(zhǔn)感興趣的遠(yuǎn)程物。WASP由宇航局瓦羅普斯飛行研究所發(fā)明，于2011投入**次實驗飛行2012年又進(jìn)行了一次工程飛行。經(jīng)過大量的實驗，WASP和它的**個合作伙伴HySICS共同構(gòu)成了輻射測量設(shè)備進(jìn)行了**工程飛行。

從點火到著陸，HYSICS和WASP飛行了將近9小時。當(dāng)科學(xué)隊搜集了足夠用以驗證設(shè)備精度的數(shù)據(jù)后，氣球所載物與氣球分離，并通在兩片雷雨云中間過降落傘**到達(dá)地面。著陸地點在亞利桑那州的霍爾布魯克東部。

該飛行被視為運(yùn)用和科學(xué)的勝利。HYSICS團(tuán)隊通過其收集到了飛行中高質(zhì)量的輻射數(shù)據(jù)，而現(xiàn)在他們正在實驗室對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工分析。

當(dāng)分析完成，HYSICS團(tuán)隊就能知道他們是否通過此次飛行收集到了人類科學(xué)史上***的短波輻射數(shù)據(jù)，如果他們成功了，這將是一個科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的里程碑。此后科學(xué)家們也許將來有**能夠用這樣的數(shù)據(jù)構(gòu)建一個可靠的氣象模型。

宇航局地球科學(xué)辦公室資助了此次高新技術(shù)的研發(fā)和展示。這項成果將對地球科學(xué)測量工作有廣泛影響。從新一代傳感器、通訊系統(tǒng)設(shè)備到電腦建模，地球科學(xué)辦公室的研究碩果累累，而這些向我們展現(xiàn)了地球和自然系統(tǒng)不為人知的另一面。