紫外波段高光谱太阳参考光谱时变模型研究

太阳参考光谱是星上辐射定标和波长定标的基准。太阳活动周期内,太阳辐照度光谱幅值存在周期性波动,紫外波段光谱幅值变化达10%以上,相对于3%的星上绝对定标需求,太阳的时变特性不可忽略。针对不同分辨率和采样率的太阳参考光谱,首先研究了插值间隔和卷积间隔对计算MgII参数的数值影响,通过分析比较后选择合适的插值、卷积间隔,并基于Climate和SORCE的MgII参数时间序列完成太阳周期性变化建模。然后选择2003年8月21日至2012年4月15日期间80组数据,每组包含2个不同日期的不同波长的辐照度光谱幅值和MgII值,针对该80组数据使用一阶拟合取代比值方法计算得到转换因子,将不同日期的太阳参考光谱幅值修正到同一日期并与实际观测真值比较;结果表明了一阶拟合与比值方法相比有着更高的反演精度及预测精度。最后,基于一阶拟合转换因子和MgII参数时间序列对现有光谱进行时间和格式归一化,通过分波段筛除偏离较大光谱数据的方法构建了2008年6月25日,分辨率为1 nm、采样率为0.1 nm的太阳参考光谱。原有的12条光谱经过筛除后,留下全波段均位于中位的光谱6条,所构建的光谱同筛选出的6条光谱平均值相比,绝对误差在0.982%以内。所构建的光谱可以通过MgII参数时间序列和转换因子计算得到任意日期下的光谱。针对该参考光谱利用KNMI高光谱进行分辨率和采样率提升,最终基于我国计划发射的风云三号紫外高光谱臭氧探测仪(OMS)在轨观测和星上定标需求,构建得到了波长范围250~500 nm,分辨率0.1 nm,采样率0.01 nm的太阳参考光谱。

宽谱段高光谱成像仪星上波长定标方法

高光谱成像探测仪在轨波长漂移和性能衰变是有效载荷在轨长期工作必须解决的问题。利用太阳辐射光谱和大气后向散射辐射光谱中特有的Fraunhofer吸收线可作为星上波长定标的基准。针对波长定标精度需求,优选出高精度的太阳参考光谱,用仪器狭缝函数卷积后初选出87条Fraunhofer吸收线,并分析了由Fraunhofer吸收线分布非均匀性引起的系统误差,以及由仪器探测能力不同而产生的随机误差。综合最大偏差和RMS,确定了在满足定标精度优于0.01 nm的条件下,可用的76条太阳Fraunhofer线的精确位置。该研究为高光谱成像探测载荷在轨高精度波长定标奠定了基础。