大气风场和温度场星载探测光谱仪的星上定标技术

大气风场和温度场是重要的大气基本参数,由于应用领域广泛,其探测技术在很多国家已发展成熟,中国对该探测技术的需求也日趋强烈。大气风场和温度场测量是利用高精度的光谱仪,通过测量大气中特征谱线的多普勒频移和展宽,来确定大气的温度分布场和风向风速场。星上定标技术是大气风场和温度场星载探测光谱仪进行高精度测量的基本保障。文中就几种重要的大气风场和温度场探测光谱仪的星上定标技术进行分析和总结,为大气风场和温度场探测技术发展提供参考,打下基础。

557.7 nm波段地基探测风场的多普勒非对称空间外差干涉仪研制

为探测中层大气风场信息,研制了一台具有热补偿特性的大集光率(AΩ)、高信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)的地基多普勒非对称空间外差(Doppler Asymmetric Spatial Heterodyne,DASH)干涉仪。针对557.7 nm的氧原子气辉谱线,制定了DASH干涉仪的详细参数和指标。系统采用扩视场和消热差设计,半视场角达到2.815°,集光率为0.09525 cm^(2)sr,系统信噪比在113.75左右,经过热补偿设计后,最终光程差随温度变化(dΔd0/dT)的数值仅为2.224×10^(−7)mm/°C。根据相应参数设计优化了光学系统,前置光学系统和探测器光学系统分别采用像方远心和双远心结构,各项指标均满足探测要求。为验证设计结果,搭建了地基DASH干涉仪实验平台,进行室内以及地基室外实验,最终得到了明显的干涉条纹。上述结果证明DASH干涉仪的系统设计是合理的,系统的信噪比和集光率满足检测要求。