EarthCARE的光学仪器有望完善气候模型
欧洲航天局（ESA）已确认其与日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）的合资企业“EarthCARE”的成功发射，预计将为云和气溶胶及其对地球气候的影响提供新的见解。
EarthCARE(地球云气溶胶和辐射探测器的缩写)于5月29日早些时候从加利福尼亚州范登堡太空部队基地的猎鹰9号火箭上发射升空，有效载荷包括四种科学仪器，严重依赖光学和光子学技术。
这四种仪器将很快开始发送数据，这些数据将为辐射、云和气溶胶之间的复杂相互作用提供前所未有的视角——这些相互作用对气候和天气有重大影响，但目前人们对这些相互作用知之甚少。
尽管众所周知，云在大气加热和冷却中起着极其重要的作用，但欧空局表示，它们仍然是我们理解大气如何驱动气候系统以及它们将如何塑造我们未来气候的最大不确定性之一。
该机构在EarthCARE发射前解释说：“虽然科学家们知道云和气溶胶在冷却和变暖我们的大气中起着极其重要的作用，但在解释它们对地球能量平衡的确切影响以及鉴于持续的气候危机时，仍然存在不确定性，它们是否会在未来产生整体的冷却或变暖效应。
“例如，高而薄的云层往往会使大气变暖，因为来自太阳的很大一部分能量可以通过，而且它们还可以有效地捕获从地球表面辐射的热量。
“另一方面，低而厚的云层往往会产生冷却效果，因为它们将很大一部分入射的阳光反射回太空。
气溶胶在地球气候系统中也发挥着关键作用，部分是通过反射和吸收入射太阳辐射并直接捕获出射辐射，但也通过充当云形成的“种子”——后者是它们的主要影响，根据欧空局的说法。
气溶胶的例子包括二氧化硫和黑碳等污染物，它们直接影响释放这些污染物的区域气候模式，通常会产生冷却效应。
然而，减少有害硫污染的成功努力也允许更多的太阳辐射到达地球表面，改变云的形成模式并降低整体冷却效果。
科学仪器
EarthCARE的四台科学仪器将分别收集有关云和气溶胶形成的关键数据，包括紫外大气激光雷达、多光谱成像仪、云剖面雷达和宽带辐射计。
欧空局表示，云剖面雷达将提供有关云的垂直结构和内部动力学的信息，而大气激光雷达则提供气溶胶和薄云的剖面以及云顶信息。
多光谱成像仪将提供可见光和红外波长的宽场景概览，宽带辐射计将测量反射的太阳辐射和来自地球的出射红外辐射。
发射后，欧空局地球观测计划主任Simonetta Cheli说：“EarthCARE是欧空局迄今为止最复杂的研究任务。它的开发和现在的发射，要归功于我们的JAXA合作伙伴的密切合作，他们贡献了卫星的云分析雷达仪器，以及所有参与的航天工业团队。
“这项任务是在关键时刻进行的，在这个关键时刻，推进我们的科学知识对于理解和应对气候变化比以往任何时候都更加重要，我们非常期待收到它的第一批数据。
JAXA的云剖面雷达项目经理Eiichi Tomita补充说：“通过使用EarthCARE数据提高全球气候模型的准确性，将使我们能够更好地预测未来的气候，从而采取必要的缓解措施。
“JAXA提供了云剖面雷达 - 世界上第一个可以测量云内向上和向动速度的雷达。我们期待这些EarthCARE数据产品能够非常出色。
紫外激光雷达
EarthCARE的500公斤大气激光雷达基于一个频率三倍的Nd：YAG激光器，工作在355纳米处，以及一个直径为62厘米的接收望远镜。光学设计是“双向的”，这意味着发射器和接收器元件使用单独的光学元件。
它旨在测量气溶胶和云的垂直剖面，从而提供有关其分布、高度、厚度、光学特性和气溶胶类型的精确细节。
该激光雷达由法国空中客车防务与航天公司领导的团队开发，在20公里高度提供从地面到103米的垂直分辨率，在20-40公里高度提供500米的分辨率。
多光谱成像仪由萨里卫星技术公司建造，可捕获广阔的视野，为更精确的剖面数据提供背景信息，并使科学家能够区分各种类型的云、气溶胶和地球表面。
它包括一个 2D 微测辐射热计阵列探测器，用于在三个热通道中收集图像，以及一个在从可见光到短波红外的四个通道中收集图像的相机。
每个通道都有自己的专用光学器件和线性阵列光电二极管探测器，总体而言，该仪器的条带宽度为 150 公里，分辨率为 500 米。
在发射和成功分离火箭之后，欧空局表示，EarthCARE现在由其位于德国达姆施塔特的欧洲空间运营中心控制。
在开始科学数据收集之前，作为调试阶段的一部分，管制员将在接下来的几个月里仔细检查和校准任务。
