​【航天陈述】全球首颗专用风测绘卫星“风神”上岗

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北京时间8月23日（当地时间8月22日）,全球首颗专用风测绘卫星“风神”（Aeolus）搭载阿里安航天公司的“织女星”小型运载火箭从法属圭亚那库鲁航天中心发射升空。目前，“风神”卫星已完成早期在轨测试，并启动了星载激光雷达。

“风神”卫星激光雷达发出的第一束“光”

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一

谁是风神？

“风神”卫星是欧洲航天局“生命星球计划”的第五个探测任务，利用激光雷达测量风剖面结构，实现全球风场立体观测，进而加深对大气运动的认知。卫星重约1360千克（含266千克推进剂），其核心设备是“阿拉丁”（Aladin）多普勒测风激光雷达，由一台激光器、一部散射接收机和一部口径约1.5米的望远镜组成。

该激光雷达采用波长355纳米的紫外激光器，工作时以每秒50次脉冲的频率发射激光束，每次发射持续7秒，形成长87千米的观测带。散射接收机和望远镜实时接收经大气分子、尘埃粒子和水滴散射的激光信号。地面人员通过分析光子的多普勒变化（碰撞后的频率和波长变化），反演出大气分子的运动情况。其探测高度范围为0～30千米，风速测量精度为1～3米/秒。

欧洲航天局“风神”卫星

二

拖延症？

上述理论都是可行的，因此欧洲航天局在1999年就批准了这个项目，原计划在2008年发射。但该项目延迟10年发射，却真的不怪欧洲航天局，主要原因是卫星核心仪器的研发难度太大，需要解决激光脉冲发射、多普勒频移测量等多个难题。其中最大的难题是如何确保卫星以12.4千米/秒速度飞行时实时接收散射的光子。此外，激光雷达的强大脉冲可将望远镜镜片加热到1700摄氏度，而且从镜片材料中析出的有机化合物会在镜片上形成碳层。为此，项目团队研制了新型耐热涂层，以及可在太空环境使用的注氧器，使微量渗出的氧气烧蚀掉有机化合物。

为降低测量误差，“风神”卫星运行在高度约320千米的低地轨道，由于存在较大的大气阻力，因此需要消耗大量推进剂以保持轨道高度。

三

小结

“风神”卫星提供的全球三维风场轮廓测量是地球观测中最难获得和最重要的缺口数据之一，效果远远好于地面观测、探空气球监测等，不仅将加深人类对大气动力学的认识，还将显著改善天气预报的精准度。该项目的目标是在卫星收集到这些数据后的3小时内提供风测量数据。虽然卫星寿命只有3年，于项目经济而言非常不理想，但由于其技术含量极高、功能全球独一无二、又可作为先期验证星，有助于为未来的风测绘卫星铺平道路。